Hierarchical CoFe @ N‐Doped Carbon Decorated Wood Carbon as Bifunctional Cathode in Wearable Zn‐Air Battery

材料科学 双功能 化学工程 碳纤维 催化作用 电化学 电解质 阴极 纳米纤维 纳米技术 电极 复合材料 化学 有机化学 物理化学 工程类 复合数
作者
Kelong Ao,Xiangyang Zhang,Renat R. Nazmutdinov,Di Wang,Jihong Shi,Xian Yue,Jianguo Sun,Wolfgang Schmickler,Walid A. Daoud
出处
期刊:Energy & environmental materials [Wiley]
卷期号:7 (1) 被引量:17
标识
DOI:10.1002/eem2.12499
摘要

Rechargeable Zn‐air batteries (ZAB) have drawn extensive attention due to their eco‐friendliness and safety. However, the lack of high‐performance and low‐cost oxygen redox reactions (OER and ORR) catalysts has become one of the main stumbling blocks in their development. Herein, we successfully fabricate a CoFe nanobubble encapsulated in nitrogen‐doped carbon nanocage on wood carbon support (CoFe@NC/WC) via pyrolysis of a novel Prussian blue analog (PBA)/spruce precursor. The hierarchical CoFe@NC/WC catalyst exhibits an excellent potential difference of 0.74 V between the OER potential at 10 mA cm −2 and half‐wave potential of ORR in 0.1 M KOH, comparable to recently reported preeminent electrocatalysts. Further, CoFe@NC/WC shows outstanding electrochemical performance in liquid ZAB, with a peak power density of 138.9 mW cm −2 and a specific capacity of 763.5 mAh g −1 . More importantly, a bacterial cellulose nanofiber reinforced polyacrylic acid (BC‐PAA) hydrogel electrolyte shows ultrahigh tensile‐breaking stress of 1.58 MPa. In conjunction with the as‐prepared CoFe@NC/WC catalyst, BC‐PAA‐based wearable ZAB displays impressive rechargeability and foldability, and can power portable electronics, such as electronic timer and mobile phone, in bent states. This work provides a new approach toward high‐activity and low‐cost catalysts for ZAB.
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