近年來，能夠產生多種機械形變的柔性可穿戴電子設備備受關注，同時，這些器件還要求具有較高的儲能能力和可靠性。目前，柔性金屬空氣電池由於其高能量密度、良好的安全性和低成本被廣泛認為是下一代高效儲能系統之一。特別是鋁空氣(Al-air)電池理論能量密度為2796 Wh kg-1，鋁電極的理論容量可達2980mA h g-1，是滿足高性能可攜式電子器件能量和機械柔性雙重挑戰的潛在候選者之一。但是，傳統的鋁-空氣電池採用液態電解質和剛性電極，不能滿足柔性可穿戴電子產品的機械輕量化要求。
近日，新加坡國立大學研究者採用靜電紡絲技術構建了氮摻雜碳納米纖維包覆Fe3C催化劑(Fe3C@N-CFs)，並探究了製備全固態鋁空氣電池中空氣正極獨特的host-guest模型。固態電解質電池在1.61V下8小時放電性能穩定，工作時間長，穩定性高。採用含Fe金屬有機骨架(Fe-MOFs)的聚丙烯腈(PAN)前驅液經過電紡絲法和高溫可控熱解得到Fe3C@N-CFs催化劑。合成的材料將與高度石墨化的電紡納米纖維和MOF衍生的催化納米相結合。其中，Fe-MOFs的使用提高了比表面積、介孔率和納米結晶度，而電紡納米纖維促進交聯多孔網絡形貌結構的形成。研究表明，催化劑由於其多功能組分、良好的形貌結構和高導電性等優點顯著提高了ORR活性。相關研究成果以「Flexible and Wearable All-Solid-State Al-Air Battery Based on Iron Carbide Encapsulated in Electrospun Porous Carbon Nanofibers」為題發表於國際著名期刊 ACS Applied materials & interfaces（IF=8.097）。
圖1Fe3C@N-CFs製備過程示意圖。
圖2(a)固態鋁空氣電池的電流密度和功率密度；(b)固態鋁空氣電池在1.5V下的阻抗曲線；(c)在電流密度為1mAcm-2時的放電曲線；(d)Al-air電池的光學照片，Fe3C@NCFs空氣正極顯示其平面和彎曲狀態下的開路電位；(e-f)LED手錶採用固態鋁空氣電池(Fe3C@N-CFs空氣正極)作為錶帶。
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