姚亚刚/李秋龙/巩文斌EnSM: 独立分层纳米线阵列核壳异质结构实现超高能量密度柔性水系可充电Ni//Bi电池

纤维状水系可充电（FAR）Ni//Bi电池由于其成本低、放电平台平坦、无枝晶生长等特点，可以进一步促进可穿戴电子产品的发展。然而，目前同时实现高能量和功率密度以及安全性具有挑战性，这严重限制了它们的有前途的应用。

在此，南京大学姚亚刚教授、南京工业大学李秋龙教授及徐州工程学院巩文斌等人报道了一种由分级核壳异质结构电极制成的具有非凡电化学性能的新型 FAR Ni//Bi 电池。

其中三氧化二铋 (Bi₂O₃ ) 纳米片 (NSs) 直接生长在氮化钛 (TiN) 纳米线阵列 (NWA) 的表面上作为负极，而氢氧化镍 (Ni(OH)₂ ) NSs 锚定在锌掺杂的钴镍氧化物 (Zn- CoNiO₂ ) NWAs 表面充当正极，分别在3和1 mA cm^-2下提供3.27和1.36 mAh cm^-2的超高容量。

图1. FAR Ni//Bi电池的制造示意图

此外，以KOH-PVA 作为电解质组装好的全固态FAR Ni//Bi电池表现出314.96 mWh cm^-3的超高能量密度和 20.04 W cm^-3的卓越功率密度，5000 次循环后容量保持率为88.6%，明显优于大多数最先进的FAR电池。

该研究为通过设计分层核壳异质结构电极开发高性能水系可充电电池提供了一种全面有效的策略。

图2. 全固态FAR Ni//Bi电池的电化学性能

Towards Ultrahigh-Energy-Density Flexible Aqueous Rechargeable Ni//Bi Batteries: Free-Standing Hierarchical Nanowire Arrays Core-Shell Heterostructures System, Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.08.032

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