可逆固体氧化物电池（RSOCs）因其高效率、多工作模式和低成本等优点，被认为是新一代的能源转换与存储技术。然而，RSOCs的实际应用仍受限于燃料发电与电解模式切换过程中存在的活性衰减和结构失稳问题。

针对以上问题，西安交通大学电气工程学院、电工材料电气绝缘全国重点实验室与怀柔国家实验室研究团队创新性地提出"动态相变调控"策略，成功开发出具有优异电化学活性与耐久性的对称型LSTCF纤维电极。通过可逆相变过程，实现了LSTCF纤维表面形貌/结构的动态重构与Co₃Fe₇纳米颗粒分布的优化，从而改善了电极的电化学性能和稳定性。通过静电纺丝合成La_0.3Sr_0.6Ti_0.1Co_0.2Fe_0.7O_3-δ（LSTCF）纳米纤维，在氧化和还原气氛下具有结构可逆性。实验表明，通过表面重构形成的Co₃Fe₇纳米颗粒呈现超细化和高密度分布特征，同时伴随氧空位浓度显著提升，"活性位点-氧空位"协同效应有效改善了电池的电化学性能和稳定性。LSTCF电极在对称RSOCs中具有出色的电化学性能，在800ºC时使用H₂作为燃料实现了0.98 W cm^-2的峰值功率密度（使用CH₄作为燃料时为0.53 W cm^-2），以及在电解CO₂时于1.4V电压下达到1.09 A cm^-2的电流密度（电解H₂O时1.3V电压下为1.03 A cm^-2）。

上述研究成果以“可逆相变构筑高效稳定的固体氧化物电池钙钛矿纳米纤维电极”（Tailoring the Reversible Phase Transition of Perovskite Nanofiber Electrodes for High-performance and Durable Reversible Solid Oxide Cells）为题发表在国际顶尖学术期刊《纳微快报》（Nano-Micro Letters, IF=31.6）上。论文第一作者为西安交通大学电气学院博士生殷超凡，通讯作者为西安交通大学电气学院周峻副教授和怀柔国家实验室周玉存研究员，该工作由国家自然科学基金(No. 52377212, 51877173)、北京怀柔国家实验室（ZD2022006A）、陕西省重点研发计划（2023-YBGY-057）、电工材料电气绝缘全国重点实验室（EIPE22314、EIPE22306、EIPE23127）等项目的资助，也得到了西安交通大学分析测试共享中心的大力支持。

论文链接： https://doi.org/10.1007/s40820-024-01600-4

文字：周峻副教授科研团队

图片：周峻副教授科研团队