新加坡国立大学：基于电纺多孔碳纳米纤维包覆碳化铁的柔性可穿戴全固态铝空气电池

  近年来，能够产生各种机械变形的柔性可穿戴电子设备引起了广泛关注。同时，这些设备还需要较高的储能能力和可靠性。目前，柔性金属空气电池因其高能密度、安全性好、成本低而被广泛认为是下一代高效储能系统之一。尤其是铝空气(Al-air)电池理论能量密度为2796 Wh kg-1，铝电极的理论容量可达2980mA h g-1，是满足高性能便携式电子设备能量和机械灵活性双重挑战的潜在候选人之一。然而，传统的铝-空气电池采用液体电解质和刚性电极，不能满足柔性可穿透子产品的机械量化要求。新加坡国立大学采用静电纺丝技术建造了碳纳米纤维涂层Fe3C催化剂(Fe3C@N-CFs)，并探讨了全固态铝空气电池中空气正极的独特性host-guest模型。固态电解质电池在1.61V放电性能稳定，工作时间长，稳定性高。Fe金属有机骨架(Fe-MOFs)的聚丙烯腈(PAN)通过电纺丝法和高温可控热解前驱液Fe3C@N-CFs催化剂。合成材料将与高度石墨化的电纺纳米纤维和MOF催化纳米结合衍生。Fe-MOFs电纺纳米纤维的使用提高了比表面积、介孔率和纳米结晶度，促进了交联多孔网络形状结构的形成。研究表明，催化剂由于其多功能成分、良好的形状结构和高导电性而显著提高ORR活动。相关研究成果为Flexible and Wearable All-Solid-State Al-Air Battery Based on Iron Carbide Encapsulated in Electrospun Porous Carbon Nanofibers国际著名期刊 ACS Applied ** terials & inte ** ces（IF=8.097）。

      图1 Fe3C@N-CFs制备工艺示意图。

      图2 (a) 固体铝空气电池的电流密度和功率密度；(b)固体铝空气电池在1.5 V下阻抗曲线；(c)电流密度为1mA cm-2当时的放电曲线；(d) Al-air电池的光学照片，Fe3C@NCFs在平面和弯曲状态下，空气正极显示开路电位；(e-f) LED手表采用固态铝空气电池(Fe3C@N-CFs空气正极)作为表带。链接地址: >>espun.cn/news/detail-614.html

  来源：易丝帮