导读：

静电纺丝纳米纤维以其可控的纳米结构、高电导率和大的比表面积(SSA)，在构建具有优异电化学性能的水系锌离子电池（AZIB）方面具有巨大的潜力和广阔的应用前景。近期，北京化工大学陈仕谋教授发表综述，概述了静电纺丝纳米纤维材料用于水性锌离子电池的最新进展。相关内容以“Recent advances in electrospinning nanofiber materials for aqueous zinc ion batteries”为题目，发表在期刊《Chemical Science》上。

本文要点：

1、本文首先简要介绍了静电纺丝技术的原理和工艺，以及AZIB静电纺丝纤维的结构设计。

2、综述了近年来静电纺丝纳米纤维在AZIB中的研究进展，包括正极、负极和隔膜。

3、重点介绍了纳米纤维的工作机理以及电极结构与性能之间的关系。

4、最后，展望了高性能AZIB电纺纤维的发展前景。

一图读懂全文：

电纺纳米纤维如何改善AZIB的电化学性能？

1、电纺纤维促进了Zn²⁺的转移，提高了隔膜与电解质之间的润湿性，有助于抵抗Zn枝晶的刺穿。

2、在静电纺丝纳米纤维上产生和引入的独特结构、缺陷和官能团有利于AZIB的发展。例如，N掺杂碳纤维可以提高正极材料的电子导电性，亲锌碳纳米纤维中间层可以均匀沉积Zn²⁺。

3、电纺丝纤维可以设计成高孔隙率和优异的柔韧性，这有利于AZIB的性能。

图1静电纺丝纳米纤维用于AZIBs的研究进展时间表。

图2 (a)制备梯度复合薄膜的示意图。(b)升级后正极的循环性能和(c)倍率性能。(d)V₂O₅电极反应机理示意图。含V₂O₅的分层混杂纤维的(e)扫描电镜和(f)的透射电镜图像。

图3 (a) N@C/V₂O₃复合材料的合成过程和结构示意图。(b)样品的SEM图像。(c)研究了N@C/V₂O₃正极在10 A g⁻¹时的循环能力和库仑效率。(d)掺铁V₂O₅的合成过程。(e) VCN纤维的TEM图像。(f)VCN在5A g⁻¹下的长期循环性能。

图4 (a)多孔碳纤维的SEM横截面图。(b) KMO/CNFs的制备示意图。(c) KMO/CNFs的SEM图像。(d) KMO/CNFs在3.0 A g⁻¹下的长期循环性能。

图5 (a)水溶液中苯胺原位聚合合成聚苯胺/CF正极的示意图。(b)锌-聚苯胺电池的环形、H形和圆柱形光学图像。(c)不同PANI负载下细胞的循环能力。(d)NVP/C/CNF的SEM和TEM图像。(f) NVP/C/CNF和NVP/C在0.1 A g⁻¹下的循环性能。

图6 (a)不同吸附位点Zn原子结合能对比图。在5mA cm ^{- 2}容量为1mA h cm ^{- 2}时的形貌(b)、充放电曲线(d)和Zn成核过电位(c)。Sn-PCF的(e) SEM图像和(f) 镀锌和成核图。

图7  (a) AZIB的制作过程示意图。(b)个体AZIB横切面的扫描电镜图像。(c) AZIB电池在30,60,90和180°不同弯曲角度下的倍率性能。(d) PVDF@PDA隔膜制造工艺示意图。(e) GF隔膜和(f) PVDF@PDA隔膜在2 mA cm⁻²和5 mA h cm⁻²条件下Zn/Ti不对称电池中沉积Ti箔后的SEM图像。(g)在5 A g⁻¹电流密度下，不同隔膜对电池长循环性能的影响。

原文链接：https://doi.org/10.1039/D3SC05283D