在各类储能和能量转换技术中，锌-空气二次电池属于大容量、高能比化学电源，符合下一代绿色可持续能源技术的要求。其中柔性锌-空气电池具有重量轻，可弯曲，安全性高而受到广泛重视，被认为是便携式、可穿戴电子设备以及混合动力/电动汽车的前景动力源。

近日，深圳大学化学与环境工程学院任祥忠教授团队在期刊《Applied Catalysis B: Environmental》（影响因子19.503，中科院JCR1区，TOP期刊）上发表了题为《Regulation and Mechanism Study of the CoS₂/Cu₂S-NF Heterojunction as Highly-Efficient Bifunctional Electrocatalyst for Oxygen Reactions》的研究论文。该团队博士后李婉清为第一作者，任祥忠教授和李永亮特聘研究员为共同通讯作者，深圳大学为唯一单位和唯一通讯单位。

该工作通过静电纺丝结合高温热处理的方式制备得到多孔碳材料为载体，负载CoS₂/Cu₂S的p-n异质结金属硫化物颗粒作为高效双功能电催化氧反应催化剂，应用于可充式固态锌-空气电池中。优化后的CoS₂/Cu₂S-NF具有出色的双功能电催化氧反应（ORR和OER）性能。在半电池电催化氧反应测试中，CoS₂/Cu₂S-NF有着较小的电位差（△E=0.71 V）, 将该材料应用于水系锌-空气电池，其最大功率密度为260.60 mW cm^-2, 耐久可达580 h。全固态锌-空气电池最大功率密度和耐久分别为92.06 mW cm^-2和23 h。

液态和固态锌-空气电池的性能测试图

通过DFT计算和原位表征技术对催化剂在电池充放电过程中的反应机理进行了深入的研究，进一步论证纳米CoS₂/Cu₂S对不同活性中间物种的吸脱附过程对催化剂电催化活性和稳定性性能的影响，为可充式锌-空气电池的产业化进程提供理论和技术支持。

这项工作得到了国家自然科学基金项目、广东省自然科学基金项目和深圳市基础研究面上项目的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2021.120849