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作為一維基材，碳基纖維由于其優異的導電性、多孔結構和出色的柔韌性等特性，在可穿戴儲能裝置中受到了足夠的關注并取得了廣泛的成功。然而，為具有高線容量的柔性功率器件組裝纖維形負極仍然存在嚴峻挑戰。

東華大學朱美芳院士、徐桂銀等提出了一種制備具有三維導電框架的多孔石墨烯/碳納米管/氧化錫（PP-GCS）雜化纖維作為纖維形鈉離子電池（SIB）的柔性電極的新策略。

圖1 柔性分級PP-GCS纖維的制備及其在可穿戴系統中的應用示意

PP-GCS纖維的制備包括首先濕法紡絲、然后冷凍干燥、最后機械力衍生重排，其中SnO₂納米顆粒和CNT均勻地錨定在rGO納米片上。機械力衍生的有序結構為纖維提供了良好的骨架，賦予了纖維柔韌的特性，多孔結構可以形成足夠的開放通道以保證電解液的快速擴散，從而使PP-GCS纖維表現出優異的電化學性能，尤其是顯著的線容量。

圖2 雜化纖維的電化學性能

研究顯示，得到的PP-GCS纖維作為纖維狀SIB的負極表現出穩定的循環性能，在0.05 A g^-1下循環100次后，放電容量從290.9增加到309 mAh g^-1（4.8 到 5.1 mAh m^-1），并且在500 mA g^-1時的可逆容量為164.1 mAh g^-1 (2.71 mAh m^-1)。

此外，隨著PP-GCS纖維直徑的增加，在0.05 A g^-1的電流密度下，多孔纖維的線容量從2.08、4.91、8.1、11.54提高到了13.46 mAh m^-1。最后，這種柔性SIB可以在反復彎曲和扭曲的條件下為LED打火機供電，即使受到重物的擠壓也是如此。因此，PP-GCS纖維在下一代可穿戴電子產品中的小型儲能裝置中顯示出有前景的應用。

圖3 雜化光纖的柔韌性驗證

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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東華大學朱美芳院士/徐桂銀EnSM：超高線容量纖維基鈉離子電池負極

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