析氧反應(yīng)(OER)和氧還原反應(yīng)(ORR)是構(gòu)筑可充放電鋅-空氣電池的兩個(gè)至關(guān)重要的化學(xué)反應(yīng)過程。目前，高效的析氧以及氧還原催化劑都是貴金屬催化劑(Pt/C或者IrO2)，但是其價(jià)格昂貴以及穩(wěn)定性差嚴(yán)重影響了其實(shí)際應(yīng)用。因此，開發(fā)成本低、催化活性高以及穩(wěn)定性好的電催化劑材料成為研究重點(diǎn)。提高催化劑活性的策略包括：1.增加材料本身的反應(yīng)活性;2.增加材料的反應(yīng)活性位點(diǎn)。基于以上因素，將反應(yīng)活性位點(diǎn)高效分散于高比表面積的多孔材料表面是提高催化劑活性的有效途徑。高效的電催化劑將促進(jìn)高效鋅-空氣電池的開發(fā)。其次，電池在使用過程中不可避免會遇到撞擊，如果電池可壓縮，會極大的減小撞擊過程中電池的損壞。最近，香港城市大學(xué)的支春義老師課題組在ACSnano上(影響因子：13.9)發(fā)表了一篇題為“Single-SiteActiveIron-BasedBifunctionalOxygenCatalystforaCompressibleandRegeableZinc–AirBattery”的文章。設(shè)計(jì)合成了一種單點(diǎn)分散的Fe-N-C催化活性位點(diǎn)于氮摻雜多孔碳中的高效電催化劑以及可壓縮聚丙烯酰胺水凝膠(PAM)電解質(zhì)，并將此高效電催化劑以及可壓縮水凝膠電解質(zhì)用于可壓縮鋅-空氣電池，其表現(xiàn)出優(yōu)異的機(jī)械性能以及電化學(xué)性能。研究發(fā)現(xiàn)，將Fe離子用2,2-Bipy絡(luò)合，并將其嵌入金屬有機(jī)框架材料(ZIF-8)中，通過高溫煅燒可得到Fe-N-C活性位點(diǎn)以單點(diǎn)形式分散于多孔碳中，其具有優(yōu)異的催化活性(半波電位:0.86VforORR,390mV過電位forOER)。其次，將此催化劑以及PAM可壓縮水凝膠應(yīng)用于固態(tài)鋅-空氣電池，在275倍電池重量壓力下(54%壓縮量)條件下，鋅空氣電池依然有116.7mW/cm^2的輸出功率，并且可以保持98.93%的電化學(xué)性能。

催化劑以及可壓縮鋅-空氣電池表現(xiàn)出優(yōu)異的機(jī)械以及電化學(xué)性能的原因：

Fe-N-C活性本身有很好的電催化活性;

源于生長在石墨烯表面的ZIF-8的二維多孔碳有很大的比表面積(大于1200m^2/g)以及良好的導(dǎo)電性，將Fe-N-C活性位點(diǎn)分散于其表面，同時(shí)滿足了高催化活性位點(diǎn)以及大量活性位點(diǎn)的條件，極大的提高了催化劑的催化活性;

PAM水凝膠電解質(zhì)具有良好的壓縮機(jī)械性能以及大的孔隙率，良好的壓縮機(jī)械性能為鋅-空電池提供了優(yōu)異的機(jī)械性能，同時(shí)大的孔隙率有利于電解質(zhì)離子傳輸，為鋅-空電池提高了優(yōu)異的電化學(xué)性能。

因此，單點(diǎn)分散的Fe-N-C催化劑以及可壓縮PAM水凝膠基鋅-空氣電池同時(shí)具有良好的機(jī)械以及電化學(xué)性能。