近日，我校物理科学与技术学院何云教授、梁晓光副教授团队围绕金属空气电池器件领域的新材料制备和界面改性等关键问题开展了系统研究。首先，课题组利用纳米球自组装技术在锌电极上制备了锡空心微球阵列，并用羟丙基-β-环糊精（HPβCD）修饰锡空心微球的内表面，使其内表面具有强亲水性，该结构对聚合物电解质/锌负极界面的碱进行了有效调控。内表面亲水锡空心微球阵列降低了界面爬碱强度，抑制了锌枝晶的生长，并具有存储碱溶液的作用，在充电过程中，锡空心微球阵列内的碱可扩散回聚合物电解质中，减缓了聚合物电解质失水失效。因此，组装的准固态锌空气电池表现出了优异的性能，循环寿命达到了127小时。研究成果“Regulation of Released Alkali from Gel Polymer Electrolyte in Quasi-Solid State Zn–Air Battery”发表在国际高水平期刊《Small》(影响因子: 15.153)，我校为该论文的唯一完成单位，第一作者为我校在读研究生李海涵同学。
另一方面，课题组以离子型共价有机框架（iCOFs）为模板，利用iCOFs的带电基团和纳米孔捕获Co离子并限制Co离子在高温下团聚，制备了由Co单原子和均匀分布的Co纳米颗粒（10 nm）组成的氧电催化剂（CoSA&CoNP-10）。作者通过分子动力学模拟验证了iCOFs能捕获较多Co离子，利用同步辐射分析了Co单原子的配位环境，并通过DFT理论计算揭示了反应机理。基于CoSA&CoNP-10较高的催化活性，组装的水系和准固态锌空气电池均表现出较高的功率密度和优异的循环性能。研究成果“Ionic Covalent Organic Frameworks-Derived Cobalt Single Atoms and Nanoparticles for Efficient Oxygen Electrocatalysis”发表在国际高水平期刊《Small Methods》（影响因子: 15.367），我校为该论文的第一完成单位，第一作者为我校在读研究生郭佳明同学。
以上研究受到了国家自然科学基金和广西自然科学基金的资助。
原文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202206814；
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smtd.202201371