研究快讯
2月28日，碳能源领域知名期刊《Carbon Energy》在线刊发了由物理系蒋仲庆教授团队领衔完成，题为《Co/CoO heterojunction rich in oxygen vacancies introduced by O2plasma embedded in mesoporous walls of carbon nanoboxes covered with carbon nanotubes for rechargeable zinc–air battery》的研究成果，报道了团队利用等离子体技术设计全固态锌空电池关键材料的新突破。硕士研究生叶磊君和陈巍衡老师为共同第一作者，蒋仲庆教授和华南理工大学蒋仲杰教授为共同通讯作者，我校为第一完成单位。
内容简介
随着人类社会的进步和能源资源消耗的快速增长，对可持续能源储存和转换装置产生了巨大的需求。可充电锌-空气电池（ZABs）因其理论能量密度高（1086 Wh kg-1）、长期稳定性好、地球上锌储量丰富、价格低廉、安全可靠而受到广泛关注，被认为是可持续能源储存和转换装置中最有希望的候选者之一。锌-空气电池中空气阴极的充放电过程包括氧还原反应（ORR）和氧析出反应（OER）。然而，ORR和OER的过电位较大，动力学较缓慢，因此限制了锌-空气电池的大规模商业化。探索稳定性好、高效、低廉的ORR/OER双功能电催化剂用于可充电锌-空气电池具有重要意义。
图1. Co/CoO异质结双功能催化剂的工艺流程及形貌表征
蒋仲庆教授等人利用射频等离子体构建了富含氧空位的Co/CoO异质结双功能催化剂（图1）。即通过金属有机框架结构的碳化、化学气相沉积（CVD）以及O2射频等离子体处理，将富含氧空位的Co/CoO异质结纳米颗粒嵌入氮掺杂空心碳纳米盒介孔壁中，并与原位生长的氮掺杂碳纳米管耦合。最终得到了性能优异的OER/ORR双功能电催化剂。以所得电催化剂为空气阴极组装的液态锌-空气电池，表现出高功率密度和长时间循环稳定性；组装的全固态锌-空气电池，同样表现出高的峰值功率密度，将该电池折叠0°、90°、180°后，仍具有很高的充放电效率（图2），这项工作极大的促进了可充电锌空电池在柔性可穿戴设备中的应用。
图2.液态可充电锌空电池和全固态柔性锌空电池具有优异的性能和长期循环稳定性，全固态柔性锌空电池在不同弯曲状态下仍具有优异的充放电性能
论文链接
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/cey2.457
该研究成果获得浙江省自然科学基金杰出青年项目（LR22E070001），国家自然科学基金面上项目（12275239 和11975205），广东省基金与应用基础研究基金重点项目（2020B1515120048）支持。
课题组及作者简介
蒋仲庆教授于2017年12月就职于浙江理工大学理学院物理系，组建低温等离子体物理及新能源材料器件实验室。主要研究方向包括：（1）低温等离子体物理应用；（2）低温等离子体放电技术在新能源器件核心关键材料辅助合成与改性中应用；（3）界面离子输运在能源材料与器件中的基础与理论研究；（4）碳纤维电池在无人机中应用。课题组目前已在Adv. Mater., Adv. Energy Mater., Adv. Funct. Mater., Angew. Chem.-Int. Ed., Adv. Sci., Carbon Energy等学术刊物上发表研究论文170余篇，授权国家发明专利20余项，出版英文学术专著2部。已主持国家自然科学基金面上项目、国家自然科学基金大科学装置项目、浙江省自然科学基金杰出青年基金等项目10多项，并与海内外知名课题组及相关企业建立了良好的合作关系。
蒋仲庆，教授，博士生导师。浙江省自然科学杰出青年基金获得者，入选浙江省151人才工程第二层次，浙江省高校领军人才高层次拔尖人才等。已主持国家自然科学基金面上项目、国家自然科学基金大科学装置项目、浙江省自然科学基金杰出青年基金等项目10多项，在Adv. Mater., Adv. Energy Mater., Adv. Funct. Mater., Angew. Chem.-Int. Ed., Adv. Sci., Carbon Energy等学术刊物上发表研究论文170余篇，授权国家发明专利20余项，出版英文学术专著2部。第一完成人获浙江省自然科学奖、宁波市科技进步奖、宁波市青年科技奖等多项。担任中国电工技术学会等离子体及应用专业委员会委员，浙江省膜产业协会理事。
