深圳先進院開發出用于鋅-空氣電池的高性能鈣鈦礦催化劑
近日，中國科學院深圳先進技術研究院材料所材料界面研究中心李佳副研究員團隊提出了一種鈣鈦礦氧化物晶格收縮策略，實現了鋅-空氣電池性能的顯著提升。相關工作以Lattice Contraction Tailoring in Perovskite Oxides towards Improvement of Oxygen Electrode Catalytic Activity為題發表于國際化工領域權威期刊Chemical Engineering Journal上（影響因子10.652）。論文第一作者是孫雍榮博士，通訊作者為李佳副研究員。
隨著“十四五規劃”中“2030碳達峰，2060碳中和”目標的提出，新型清潔能源時代已經來臨。作為最具發展前景的電池體系之一的水系鋅-空氣電池，以其能量密度高、放電穩定、環境友好、安全性高等優點受到各國研究人員的關注。鈣鈦礦型氧化物(ABO3) 催化劑以活性位點多元化、價格低廉、儲量豐富、結構穩定等特點而成為理想的鋅-空氣電池氧電極催化材料之一，更為重要的是，ABO3的多元化活性位點可同時兼顧氧還原(ORR)和氧析出(OER)催化性能，成為極具前途的雙效催化劑之一。
目前，ABO3材料催化活性較低、導電性差等問題制約了其商業化進程。基于此，李佳團隊將晶格收縮效應用于電催化研究中，采用理論與實驗相結合的方式，通過鑭系元素Ce的摻雜使得LaCoO3體積由567.527埃3 收縮到 559.371埃3。晶格的收縮可有效增加過渡金屬Co電子密度，增強Co原子與O原子間的作用力，提高材料的導電性，降低催化反應活化能，從而使得鋅-空氣電池能量密度及功率密度得到大幅提升，該研究為高性能鋅-空氣電池的開發提供了新思路。
該工作得到了國家自然科學基金，深圳市科技計劃、廣東省科學院博士引進基金等項目資助。
圖1 鋅-空氣電池示意圖及電池性能
