文章来源：NFMLab

锌空气电池动态

纽约电力局（NYPA）上周宣布了与开发商Zinc8 Energy Solutions一起安装示范锌空气储能系统的计划。

纽约电力局技术开发和创新主管Alan Ettlinger表示锌空气项目是实现纽约长期能源目标的一部分。NYPA之所以选择锌空气电池技术，部分原因是该技术已在研究领域中取得了更进一步的发展，也没有任何消防安全隐患，因此将使用锌空气技术作为实际储能的手段。

业内人士认为，随着我们对电池技术的研究以及行业的发展，锌空气电池技术将展现出巨大的希望。

与此同时，锌空气电池的开发商NantEnergy的技术副总裁法比奥·阿尔巴诺（Fabio Albano）认为，锌空气电池比其他电池更适合用于长时间储能的用途。同时，锌空气电池在低成本的部署中起着重要的作用。

锌空气电池研究进展

由于锌空气电池具有高能量密度、环境友好、高安全和低成本等优点，因此有望成为理想的储能设备。然而锌空气电池技术发展的难点在于空气正极缓慢的动力学过程，即放电过程中的氧气还原反应(ORR)和充电过程中的氧气析出反应(OER)的动力学性能较差。探索高效双功能电催化剂是提升锌空气电池性能的关键。碳基材料因具有大比表面积、高导电性和多催化位点等优异性能而被广泛用作电催化剂。其中S和N共掺杂的碳材料在电催化中有广泛的应用，但鲜有报道将其用作锌空气电池的双功能电催化剂，主要挑战是OER性能难以得到显著提高，并且S和N共掺杂的催化机理仍无法得到清楚的解释。

基于这些问题，南开大学周震教授课题组通过快速热解方法制备出多孔S和N共掺杂碳纳米片，该材料表现出优异的ORR和OER性能。S和N的协同作用是提高催化性能的关键。通过计算证实，将S引入N掺杂碳材料可以明显降低OER过电位。特别是石墨氮与边缘硫共同掺入石墨烯的结构，对ORR和OER均表现出更好的电催化活性。利用该材料组装的液相与固态锌空气电池都表现出功率密度高和循环稳定性好等优点。在这项工作中，利用简单的制备过程实现了杂原子掺杂碳材料的双功能电催化活性，并通过详细计算揭示了材料的电催化活性位点以及S与N的协同效应。该工作为高效碳基电催化剂的设计与制备以及促进其在能量存储和转化中的实际应用提供了一种新的策略。

该成果发表于J. Mater. Chem. A. 2020, DOI: 10.1039/C9TA12762C，南开大学材料科学与工程学院博士生郭一博和姚赛为并列第一作者，崔会娟博士与周震教授为共同通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金、中国博士后基金、天津市科技局和国家重点研发计划项目的资助。

作者简介

周震，南开大学材料科学与工程学院教授、博士生导师、分子科学计算中心主任、新能源材料化学研究所所长。

主要研究兴趣是通过实验与高性能计算相结合设计纳米结构和新能源材料及能源储存体系，目前主持国家自然科学基金、天津市科委重点和企业合作项目4项。截至目前为止已经在国内外杂志上发表SCI摘录论文250余篇，其中在Prog. Mater. Sci., Adv. Mater., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Nano Lett., ACS Nano, Adv. Energy Mater., Adv. Funct. Mater.和Nano Energy等影响因子10.0以上杂志上发表通讯作者论文24篇。已授权中国专利8项和日本专利2项，正在申请中国专利4项。论文被国内外同行引用近13000次，其中他人引用近12000次，h-index=62。22篇论文入选ESI高被引或热点论文。2008年入选教育部“新世纪优秀人才支持计划”。2010年获得“SCOPUS寻找青年科学之星”新人奖。2012年获得天津市第11届青年科技奖提名奖。2014年获得天津市自然科学二等奖(第一完成人)。2014-2017年连续四年入选爱思唯尔中国高被引学者榜(化学领域)。2016年入选天津市创新人才推进计划中青年科技创新领军人才。2017年获得Prof. Rudolph A. Marcus Award奖。国际期刊Current Graphene Science和《物理化学进展》主编。Green Energy and Environment、《过程工程学报》、《电化学》和《化学电源》编委。中国电子学会化学与物理电源技术分会第八届委员会委员。