东华大学朱美芳院士/徐桂银EnSM：超高线容量纤维基钠离子电池负极

作为一维基材，碳基纤维由于其优异的导电性、多孔结构和出色的柔韧性等特性，在可穿戴储能装置中受到了足够的关注并取得了广泛的成功。然而，为具有高线容量的柔性功率器件组装纤维形负极仍然存在严峻挑战。

东华大学朱美芳院士、徐桂银等提出了一种制备具有三维导电框架的多孔石墨烯/碳纳米管/氧化锡（PP-GCS）杂化纤维作为纤维形钠离子电池（SIB）的柔性电极的新策略。

图1 柔性分级PP-GCS纤维的制备及其在可穿戴系统中的应用示意

PP-GCS纤维的制备包括首先湿法纺丝、然后冷冻干燥、最后机械力衍生重排，其中SnO₂纳米颗粒和CNT均匀地锚定在rGO纳米片上。机械力衍生的有序结构为纤维提供了良好的骨架，赋予了纤维柔韧的特性，多孔结构可以形成足够的开放通道以保证电解液的快速扩散，从而使PP-GCS纤维表现出优异的电化学性能，尤其是显著的线容量。

图2 杂化纤维的电化学性能

研究显示，得到的PP-GCS纤维作为纤维状SIB的负极表现出稳定的循环性能，在0.05 A g^-1下循环100次后，放电容量从290.9增加到309 mAh g^-1（4.8 到 5.1 mAh m^-1），并且在500 mA g^-1时的可逆容量为164.1 mAh g^-1 (2.71 mAh m^-1)。

此外，随着PP-GCS纤维直径的增加，在0.05 A g^-1的电流密度下，多孔纤维的线容量从2.08、4.91、8.1、11.54提高到了13.46 mAh m^-1。最后，这种柔性SIB可以在反复弯曲和扭曲的条件下为LED打火机供电，即使受到重物的挤压也是如此。因此，PP-GCS纤维在下一代可穿戴电子产品中的小型储能装置中显示出有前景的应用。

图3 杂化光纤的柔韧性验证

Ultrahigh line-capacity and flexible graphene/carbon nanotube/tin oxide fibers as sodium ion battery anodes. Energy Storage Materials 2022. DOI: 10.1016/j.ensm.2022.03.002

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东华大学朱美芳院士/徐桂银EnSM：超高线容量纤维基钠离子电池负极

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