Accelerated deprotonation with a hydroxy-silicon alkali solid for rechargeable zinc-air batteries

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作者
Yaobin Wang,Xinlei Ge,Qian Lü,Wenjun Bai,Caichao Ye,Zongping Shao,Yunfei Bu
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:14 (1) 被引量:37
标识
DOI:10.1038/s41467-023-42728-y
摘要

Transition metal oxides are promising electrocatalysts for zinc-air batteries, yet surface reconstruction caused by the adsorbate evolution mechanism, which induces zinc-ion battery behavior in the oxygen evolution reaction, leads to poor cycling performance. In this study, we propose a lattice oxygen mechanism involving proton acceptors to overcome the poor performance of the battery in the OER process. We introduce a stable solid base, hydroxy BaCaSiO4, onto the surfaces of PrBa0.5Ca0.5Co2O5+δ perovskite nanofibers with a one-step exsolution strategy. The HO-Si sites on the hydroxy BaCaSiO4 significantly accelerate proton transfer from the OH* adsorbed on PrBa0.5Ca0.5Co2O5+δ during the OER process. As a proof of concept, a rechargeable zinc-air battery assembled with this composite electrocatalyst is stable in an alkaline environment for over 150 hours at 5 mA cm-2 during galvanostatic charge/discharge tests. Our findings open new avenues for designing efficient OER electrocatalysts for rechargeable zinc-air batteries.
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