中国江苏科技大学研发仿生不对称空气电极 锌-空气电池性能创新高

中国江苏科技大学的研究团队受自然界启发，采用含碳组装策略开发出一种创新的不对称空气电极。该电极利用功能化石墨烯纳米片（FGNS）和碳纳米管（FCNT）作为构建模块，两者均锚定铁酞菁用于氧还原催化。FGNS组装成类似鱼鳞的亲水层状结构，面向电解质以促进离子渗透；FCNT则形成类似水蜘蛛腿的疏水绒毛结构，暴露于空气中以加速氧气传输。

这种不对称结构（Asy-FCNTs-FGNSs）通过创造连续的润湿性梯度，扩展了三相反应区（固体催化剂/液体电解质/气态氧气），实现了氧气和离子的快速物质传输。结构优化提升了催化位点的利用率和耐久性，直接改善了锌-空气电池的性能。

实验数据显示，配备仿生不对称空气电极的锌-空气电池性能显著提升：峰值功率密度达239.3 mW cm⁻²，在10 mA cm⁻²下的比容量为814.3 mAh g⁻¹，并在相同电流密度下实现了3696个循环的稳定寿命。这些指标超越了传统对称电极和先前报告中的先进自支撑空气电极。

该设计不仅性能优越，还具备可扩展和成本效益高的制造工艺。通过仿生结构和简便组装方法，这项研究为电极架构优化提供了创新范式，可能推动锌-空气电池及其他先进储能技术的发展。