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Fe-Co-Ni ternary single-atom electrocatalyst and stable quasi-solidelectrolyte enabling high-efficiency zinc-air batteries

引用

Nano Research Energy 2024年第3期3卷 61-72页

作者： Shifeng Qin Kaiqi Li Mengxue Cao Wuhua Liu Zhongyuan Huang Guanjie He Ivan P.Parkin Huanxin Li College of Chemistry and Chemical Engineering Hunan UniversityChangsha410082China Department of Chemistry University College LondonLondonWC1H 0AJUK Guizhou Dalong Huicheng New Material Co. LtdTongren 554001China Electrochemical Innovation Lab Department of Chemical EngineeringUniversity College LondonLondonWC1E 7JEUK Department of Chemistry Physical&Theoretical Chemistry LaboratoryUniversity of OxfordSouth Parks RoadOxfordOX13QZUK

The non-noble metal(Fe,Co,Ni,etc.)catalysts possess promising potential to replace noble metals(e.g.,Pt,Ru,Ir,etc.)as catalysts for oxygen *** to now,various mono-and dual-single-atom catalysts have been fabricated,though it is still challenging to synthesise ternary single-atom catalysts due to the difference of interaction forces between different metal ions(Fe,Co,Ni,etc.)and ***,we report a Fe-Co-Ni ternary single-atom catalyst(FeCoNi-Nx)derived from a zeolitic imidazolate frameworks(ZIF)precursor as an efficient oxygen electrocatalyst,and an optimised flexible casting-drying polyvinyl alcohol(cd-pva)film as a quasi-solid electrolyte host,for high-efficiency solid-state Zn-air *** aberration-corrected HAADF-STEM and EELS spectrum confirm the co-existence of Fe,Co and Ni single atoms in the FeCoNi-Nx catalyst,and the electrochemical,mechanical,and durability tests prove the superiority of the cd-pva *** a result,the FeCoNi-Nx-based rechargeable Zn-air battery delivers superior specific capacity(846.8 mAh·gZn-1)and power density(135 mW·cm^(-2))in aqueous electrolyte,as well as an over 60 mW·cm^(-2)power density in quasi-solid *** a result,the quasi-solid-state Zn-air battery with a small area of only 2 cm2 is able to charge a mobile phone,which outperforms all the reported devices to date.

关键词： Fe-Co-Ni ternary single atoms electrocatalyst cd-pva film solid-state Zn-air battery long-term durability

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