柔性金屬空氣電池

2021-01-19 石墨烯雜誌

        柔性儲能器件在未來的能源、醫療、國防等領域具有重大的市場需求。金屬空氣電池因其高能量密度，有望解決目前柔性電子器件能量密度低的難題。然而，空氣電池的發展一直受限於氧電極的氧氣還原/氧氣析出反應催化劑。

       近來，中科院福建物構所王要兵教授、美國凱斯西儲大學戴黎明教授通過靜電紡絲聚醯亞胺納米纖維膜並高溫熱解，開發了一種可直接用作金屬空氣電池氧電極的自支撐碳納米纖維膜。該材料中摻雜的雜原子氮/氧元素、三維納米多孔結構在使電極具有豐富的催化活性位點的同時，也保證了傳質的順利進行，賦予其優異的氧氣還原和氧氣析出催化性能。組裝的鋅空氣電池可達到776 Wh kg−1的能量密度和62%的能量轉化效率，同時也表現出良好的循環穩定性。更重要是，這種碳納米纖維膜由於其柔性，還可直接用作柔性鋅空電池的電極。該工作為新型氧電極催化劑以及氧電極的整體設計提供了新思路，有效提高了鋅空氣電池的能量轉化效率，可擴展到其他金屬空氣電池體系，並且有望應用到可穿戴電子設備上。

       相關結果發表於近期Advanced Materials (DOI: 10.1002/adma.201506112)上。


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