华科夏宝玉/齐锴AFM: 静电纺丝制备自支撑钴/纳米碳杂化膜，用于长寿命锌空气电池

将高效氧电催化剂直接集成到空气电极中对于锌空气电池（ZAB）实现更高的电化学性能至关重要。最近，静电纺丝技术已被用于制备纳米纤维，因此它将为直接制造用于ZAB和其他能源设备中集成空气电极的膜组件提供极好的机会。

在此，华中科技大学夏宝玉教授、齐锴副研究员等人通过静电纺丝和简单的热处理制备了一种与双功能氧电催化剂集成的自支撑空气电极。该膜电极（Co/CNWs/CNFs）由电纺碳纳米纤维上的钴纳米颗粒修饰的N掺杂碳纳米线组成。

碳基体中氮掺杂剂和分散的钴物质的配位产生丰富的Co-N-C位点来用于双功能催化。此外，分层自支撑膜本身充当机械衬底、活性成分和传输通道，这将暴露更多的活性位点并赋予增强的电化学耐久性。

图1. Co/CNWs/CNFs的制备示意图及表征

得益于上述协同优势，这种混合膜用作ZAB中的双功能空气电极时可实现304 mW cm^-2的高峰值功率密度和5 mA cm^-2下1500 h以上的出色循环稳定性。

此外，这种自支撑式膜电极在固态ZAB中也表现出了出色的性能，开路电压为1.55 V，功率密度为176 mW cm^-2，在1 mA cm^-2下稳定循环超过40 h。这项工作为制造集成电极提供一个新概念，以实现能量转换及其他方面的简便组装和高性能。

图2. 基于该膜电极的固态ZAB的电化学性能

Electrospinning Synthesis of Self-Standing Cobalt/Nanocarbon Hybrid Membrane for Long-Life Rechargeable Zinc-Air Batteries, Advanced Functional Materials 2021. DOI: 10.1002/adfm.202105021

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