文章链接：https://doi.org/10.1002/adma.202513768
耦合锌空气电池（CZABs）凭借其提升能量效率和增强功率密度的潜力，在未来能源储存与转化领域展现出广阔前景。然而，阴极反应动力学迟缓仍是制约其性能的关键问题，导致电池循环稳定性差、性能不足。在这项研究中，研究者提出了一种合理的界面蚀刻策略，以低成本的桉木废料为原料制备含氮且富缺陷的碳催化剂。通过桉木前驱体中空间限域结构与含氧官能团的协同作用，实现了碳空位的精确构筑，并促进了吡啶氮（Py-N）配位结构的重构。这种结构重构引发局部电子重新分布，从而提高了相邻Py-N位点的电荷传输效率，优化了 *O/*OH的吸附–脱附动力学，显著增强了氧还原反应（ORR）的电催化活性。与此同时，引入具有自适应特性的 Ni²⁺/Ni³⁺可逆氧化还原对，有效抑制了氧析出反应（OER），从而将电压滞后降低了0.12V。该研究中所制备的 CZABs在5 mA cm⁻²电流密度下实现了82%的能量转换效率，并在连续运行400小时后仍保持77%，这一性能表现鲜有报道。该研究还揭示了生物质热解过程中缺陷形成的复杂机制，并提出了一种可规模化、低成本制备高效催化剂的策略。
总的来说，该研究构建了一种通过缺陷工程与可逆氧化还原调控协同作用实现高效能的锌空气电池体系。离子液体辅助的空间限域热解实现了碳空位与吡啶氮（Py-N）结构的精准调控，显著改善了电子结构并加速氧还原反应动力学；同时，Ni²⁺/Ni³⁺氧化还原对的动态调节有效抑制锌腐蚀与电解液降解，降低电压差并提升能量效率。该电池在5 mA cm⁻²下实现82%能量效率并稳定运行400小时，为低成本生物质催化剂制备及高效金属空气电池的构建提供了一种新思路。