近日，電子科技大學(xué)機(jī)械與電氣工程學(xué)院外籍博士后Halefom G. Desta和Gebrehiwot Gebreslassie針對固態(tài)電池在商業(yè)化進(jìn)程中面臨的關(guān)鍵挑戰(zhàn)，即鈷基電極因高熱膨脹系數(shù)（TEC）與常用電解質(zhì)不匹配而導(dǎo)致的熱機(jī)械穩(wěn)定性差，以及低溫運(yùn)行時氧還原反應(yīng)（ORR）動力學(xué)緩慢、極化電阻升高的問題展開深入研究。相關(guān)成果發(fā)布于《材料學(xué)報》。
傳統(tǒng)鈷基電極雖具優(yōu)異電催化活性，但其高TEC（高于25.6×10?? K?1）易引發(fā)界面剝離，限制電池長期穩(wěn)定發(fā)電。為此，作者提出了一種“高熵低鈷”策略，旨在通過多元素協(xié)同摻雜，在保持高催化活性的同時顯著降低材料熱膨脹并增強(qiáng)氧離子傳輸性能。
作為概念驗證，研究團(tuán)隊設(shè)計并成功制備了新型單相高熵低鈷電極PNBSCFNCM。實驗結(jié)果顯示，PNBSCFNCM的TEC降低至理想的16.3×10?? K?1，有效緩解了與電解質(zhì)之間的熱失配問題。同時，該材料表現(xiàn)出更高的氧空位濃度與更快的表面氧交換速率，使其在700°C下實現(xiàn)0.027 Ω·cm2的超低極化電阻，并基于該電極的單電池在700°C時峰值功率密度達(dá)1.33 W·cm?2，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常規(guī)低熵高鈷電極。
此外，PNBSCFNCM在操作溫度下連續(xù)運(yùn)行190小時仍保持良好穩(wěn)定性，表明其具備優(yōu)異的結(jié)構(gòu)與電化學(xué)耐久性。研究證明，高熵低鈷工程是同時解決鈷基電極熱機(jī)械穩(wěn)定性差和緩慢氧還原動力學(xué)雙重挑戰(zhàn)的有效策略，從而助力實現(xiàn)高效發(fā)“綠電”。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.actamat.2025.121689
本文鏈接：實現(xiàn)高效發(fā)“綠電”！新型高熵低鈷電極被報道http://www.sq15.cn/show-11-28694-0.html
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