[01848087]双功能钴基钙钛矿的脱溶复合效应及其在全固态柔性锌空气电池中的应用研究

1) 采用一种快速的电化学还原方法,实现钴基钙钛矿SrNb0.1Co0.7Fe0.2O3-δ（SNCF）的电化学活性表面重构。阐明电化学还原改善钴基钙钛矿氧催化活性的机制,即电化学还原导致SNCF体相中SrO快速析出,进而在钙钛矿表面形成大量氧空位和CoO,成为了氧催化的活性中心。通过快速电化学还原处理可以大幅度改善SNCF的OER性能,在10 mA/cm2的过电位仅为278 mV,高于商用IrO2氧催化剂。 2) 采用高温气氛还原处理,可以在钴基钙钛矿Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ（BSCF）表面脱溶复合CeO2,实现BSCF氧催化活性表面的重构,进而大幅度改善BSCF的双功能氧催化活性,其E1/2和Ej=10分别为0.66 V和1.62 V,且具有优异的稳定性。高温气氛脱溶改善BSCF氧催化活性的机制在于脱溶析出的过程产生了更多的缺陷和氧空位,增加了活性位点。 3) 开发了聚丙烯酰胺（PAM）凝胶电解质,通过对其组分进行优化,其电导率可以达到215.6 mS cm-2,优于大多数已报道的电解质。此外,PAM基碱性凝胶电解质的水分挥发率在144小时内低至13.4%,表现出极好的保水能力。为了提高PAM电解质的柔韧性,植物纤维素被引进到聚丙烯酰胺凝胶电解质中,并进一步改善了其离子电导率和机械强度。 4) 将上述钴基钙钛矿作为氧催化剂,PAM凝胶作为固态电解质,设计试制了全固态锌空气电池,其功率密度可达81.7 mW cm-2,在180循环周期内,衰减率为10%,达到项目预期指标。 5) 在本项目资助下,共发表高水平SCI论文5篇,申报发明专利4件（授权2件）,参加国际会议2人次,培养硕士研究生4人。