電紡快報：靜電紡電池材料的最新進展

導語部分

為了更好的利用新型可再生能源，對高效的儲能器件的開發成為當下研究的熱點。

本文梳理了近期靜電紡絲技術在鋰硫電池、鋅空氣電池、鋰/鈉/鋅離子電池等電池材料的最新研究進展，供大家了解學習！

1. ACS Nano：植入單原子分散的Co-Nx的雙功能纖維骨架用于長壽命Li-S全電池

?蘇州大學孫靖宇教授，深圳大學李亞運副教授報道了設計了一種植入單原子分散Co-Nx的纖維碳骨架（Co-PCNF），并將其作為S電極和Li電極的先進修飾劑（S/Co-PCNF和Co-PCNF@Li）。

?首先預合成了（Co，Zn）配位的沸石咪唑骨架（Co-ZIF8），并分散在選定的聚合物混合物中，用于靜電紡絲過程。得到的纖維網絡經過熱解得到了具有單原子的Co?Nx位點的Co-PCNF。

?單原子Co?Nx位點的合理整合可以將纖維狀碳骨架從疏鋰轉變為親鋰，從而有助于緩解鋰陽極枝晶的形成。同時，Co?Nx物種良好的電催化活性有效地加速了硫電化學的雙向轉化動力學，從而抑制了多硫化鋰的穿梭效應。

?構建的S/Co-PCNF||Co-PCNF@Li全電池在硫負載量為3.5 mg cm?2時的循環壽命為600次（0.2C循環600次，容量衰減率僅為0.082%）。

DOI: 10.1021/acsnano.1c04642

2. Adv. Funct. Mater.：電紡制備自支撐鈷/納米碳雜化膜用于長壽命可充電鋅空氣電池

?通過靜電紡絲技術制備了由分級Co/納米碳納米纖維組成的自支撐膜。這種混合膜可直接用作鋅-空氣電池中的雙功能空氣電極，并實現304 mW cm-2的高峰值功率密度和5 mA cm-2下長達1500小時的使用壽命。

?通過靜電紡絲和簡單的熱處理制備了與雙功能氧電催化劑集成的自支撐空氣電極。該膜電極由鈷納米顆粒修飾的氮摻雜碳納米線和靜電紡絲的碳納米纖維（Co/CNWs/CNFs）構成。

?碳基體中氮摻雜劑和分散的鈷物質的配位產生了豐富的Co-N-C位點，可實現雙功能活動。此外，分級自支撐膜本身充當機械基底、活性成分和傳輸通道，這將暴露更多的活性位點并賦予增強的電化學耐久性。

DOI: 10.1002/adfm.202105021

3. J. Colloid Interface Sci.：柔性自支撐SnTe/C納米纖維膜鋰/鈉離子電池負極的制備及性能研究

?湘潭大學劉黎首次通過靜電紡絲成功合成了具有優異機械柔性的SnTe/C納米纖維膜（SnTe/CNFM），當用作鋰/鈉離子電池的自支撐負極時，其表現出優異的電化學性能。

?當用于鋰離子半電池時，SnTe/CNFM電極在1000 mA g-1下循環1000次后的放電容量為526.7 mAh g-1，當用于配備LiFePO4正極的鋰離子全電池時，其在500 mA g-1下循環80次后的放電容量為236.5 mAh g-1。

?它在鈉離子半電池中進行200次循環后于200 mA g-1下的放電容量為182.7 mAh g-1，當用于配備Na0.44MnO2正極的鈉離子全電池時，其在500 mA g-1下循環50次后的放電容量為207.0 mAh g-1。

?所制備的SnTe/CNFM還表現出良好的機械柔性。SnTe/CNFM在彎曲、卷曲、折疊和揉捏后仍可恢復到原始狀態而不會發生任何斷裂。

DOI:10.1016/j.jcis.2021.07.110

4. ACS Appl. Mater. Interfaces：可穿戴且完全生物兼容的一體式結構“紙狀”鋅離子電池

?以靜電紡聚丙烯腈(PAN)納米膜(作為分離器)為原料，原位沉積負極(鋅納米片)和正極(MnO2納米片)，設計并組裝了一種新穎的一體機結構″紙狀″鋅離子電池(ZIB)。通過避免集成層之間的相對滑動和分離，保證整體結構處于不同的彎曲狀態。

?合成的一體化ZIB (AZIB)具有超薄厚度(約97 μm)，優越的比容量為353.8 mAh g-1(在0.1 mA cm-2)，以及出色的循環穩定性(在1 A cm-2循環500次后容量保持率為98.7%)。

?獲得的AZIB充分展示了可穿戴電子應用的概念，在各種惡劣條件下具有良好的柔韌性和顯著的耐溫性。

DOI: 10.1021/acsami.1c08388

5.  Chem. Eng. J. ：CoP 裝飾的 N、P 摻雜項鏈狀碳用于高效氧還原和鋁空氣電池

?過渡金屬磷化物(TMPs)由于其獨特的電子性質和穩定性，作為一種堅固高效的催化劑材料受到越來越多的關注。

?本研究通過電紡ZIF-67微球的熱處理，制備了co修飾的N, p摻雜類鏈碳(CoP@N,P-CNFs)。

?由此產生的 CoP 不僅表現出精細的納米結構，而且還表現出與 N,P 摻雜的碳的協同效應。聚丙烯腈衍生的納米纖維也促進了復合物的導電性。

?因此，CoP@N,P-CNFs表現出了優異的電催化氧還原活性和鋁-空氣電池性能。

?支撐金屬有機骨架雜原子摻雜碳包覆TMPs的納米纖維在能量存儲和轉換方面具有廣闊的應用前景。

DOI: 10.1016/j.cej.2021.131326

6. Adv. Funct. Mater.：嵌入在富氮碳納米網絡中的球狀仙人掌狀Bi可實現最佳的儲鉀性能

?吉林大學蔣青院士和楊春成研究員等人報道了嵌入3D富氮碳納米網絡中的球狀仙人掌狀Bi納米球的混合物。

?通過靜電紡絲設計和合成了一種嵌入3D富氮碳納米網絡（Bi NSs/NCNs）中的球狀仙人掌狀Bi納米球的混合物。作為負極，Bi NSs/NCNs表現出前所未有的倍率（50 A g-1 時為 489.3 mAh g-1）和長循環性能（2000 次循環后 10 A g-1 時為 457.8 mAh g-1）。

?球狀仙人掌狀Bi NSs在循環過程中逐漸變成3D多孔納米網絡并同時具有多個界面，提高活性材料的利用率，縮短離子/電子擴散距離并增加贗電容對于儲K的貢獻。

?相互連接的NCNs可提供有效的電子傳輸途徑，防止過度的體積膨脹，增加導電性和電化學活性位點。此外，DME基電解質可以促進穩定的SEI膜的形成，縮短能壘并促進 K+擴散的電荷轉移。

DOI: 10.1002/adfm.202103067