可充电锌空气电池的实际应用面临着双功能催化剂不足、气液固三相界面矛盾以及基本原理不明确等挑战。

在此，南方科技大学Baomin Xu，Xiongwei Zhong，清华深圳国际研究生院Guangmin Zhou提出了一种变色龙状双功能催化剂，由嫁接到镍铁层双氢氧化物（RuSA-NiFe LDH）上的钌单原子组成。

文章要点

1）充电过程中，RuSA-NiFe LDH 自适应氧化为羟基氧化物（RuSANiFeOOH）暴露了氧气释放反应的活性位点，而放电过程中可逆还原为 NiFe LDH 暴露了氧气还原反应的活性位点。

2）此外，具有亲水层和疏水层的分级空气阴极促进了 RuSA-NiFe LDH 和 RuSA-NiFeOOH 之间的可逆转化，加速了氧气气泡的解吸，并抑制了碳腐蚀。

3）锌空气电池表现出每循环 100 mAh cm⁻² 的高充电/放电容量、0.67 V 的电压间隙和 10 mA cm⁻² 下的 2400 小时的延长循环寿命。我们通过电极电位解耦监测、氧气气泡解吸跟踪和碳含量量化全面阐明了空气阴极的催化反应热力学和动力学。

参考文献

Zhong, X., Xiao, X., Li, Q. et al. Understanding the active site in chameleon-like bifunctional catalyst for practical rechargeable zinc-air batteries. Nat Commun 15, 9616 (2024).

DOI：10.1038/s41467-024-54019-1

https://doi.org/10.1038/s41467-024-54019-1