近日，武占省教授团队在国际知名期刊Energy Storage Materials（SCI一区TOP期刊，IF=18.9）上发表题为“Material Design and Catalyst-Membrane Electrode Interface Engineering for High-Performance Rechargeable Zinc-Air Batteries”的观点文章。

可充电锌-空气电池（ZABs）作为一种结合了二次电池和燃料电池关键特性的新型储能/转换装置，在消费电子市场受到了广泛关注。ZABs不仅理论能量密度高(＞1000W h kg^-1)，它们还显示出其他的特性及优势，例如丰富的资源储量，环境友好无污染，成本低和长时的储存及运行安全性，稳定的充放电性能，电化学响应快和无电池记忆效应等，在电动汽车、固定式储能系统和便携式电子设备等领域展现出巨大的应用潜力。然而，要实现ZABs的商业化和广泛应用，仍需解决一些关键技术难题。

该文章首先从无金属催化剂，金属位点原子级分散的催化剂，过渡金属化合物三个方面总结了近年来关于ZABs中电催化剂结构设计的研究进展。再从膜电极的层面出发阐述了自支撑电极的构筑策略，并且深入探讨了如何通过合理的结构设计来提高电催化剂的催化活性和稳定性，并详细分析了不同合成策略对电催化剂性能的影响。同时通过理论计算，数据驱动的机器学习，原子尺度表征以及原位运行和表征四个方面出发对目前理解空气电极机理的方法进行了总结归纳。最后，基于当前的研究成果，我们还对ZABs未来的发展方向给出了建议。我们相信，这篇综述将为ZABs中的材料设计和界面工程提供有益的参考和启示，并期待为推动该领域的持续发展做出贡献。

总的来说，ZABs是一个多相、多尺度、传递过程与电化学反应高度耦合的多功能反应装置。未来还需要从人工智能筛选，膜电极可控构筑，计算流体力学仿真指导，原位操作表征技术等方面出发，一步步推进ZABs技术的发展。相信在不远的未来，目前所遇到的主要问题都会迎刃而解，ZABs也将真正地走进千家万户，开创洁净能源新时代。该文章通讯作者为我院武占省教授和青年教师杨博龙，西安工程大学为唯一通讯单位。（撰稿：杨博龙，审核：武占省）

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Material design and catalyst-membrane electrode interface engineering for high-performance rechargeable zinc-air batteries

https://doi.org/10.1016/j.ensm.2024.103985