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華科夏寶玉/齊鍇AFM: 靜電紡絲制備自支撐鈷/納米碳雜化膜，用于長壽命鋅空氣電池

將高效氧電催化劑直接集成到空氣電極中對于鋅空氣電池（ZAB）實現更高的電化學性能至關重要。最近，靜電紡絲技術已被用于制備納米纖維，因此它將為直接制造用于ZAB和其他能源設備中集成空氣電極的膜組件提供極好的機會。

在此，華中科技大學夏寶玉教授、齊鍇副研究員等人通過靜電紡絲和簡單的熱處理制備了一種與雙功能氧電催化劑集成的自支撐空氣電極。該膜電極（Co/CNWs/CNFs）由電紡碳納米纖維上的鈷納米顆粒修飾的N摻雜碳納米線組成。

碳基體中氮摻雜劑和分散的鈷物質的配位產生豐富的Co-N-C位點來用于雙功能催化。此外，分層自支撐膜本身充當機械襯底、活性成分和傳輸通道，這將暴露更多的活性位點并賦予增強的電化學耐久性。

圖1. Co/CNWs/CNFs的制備示意圖及表征

得益于上述協同優勢，這種混合膜用作ZAB中的雙功能空氣電極時可實現304 mW cm^-2的高峰值功率密度和5 mA cm^-2下1500 h以上的出色循環穩定性。

此外，這種自支撐式膜電極在固態ZAB中也表現出了出色的性能，開路電壓為1.55 V，功率密度為176 mW cm^-2，在1 mA cm^-2下穩定循環超過40 h。這項工作為制造集成電極提供一個新概念，以實現能量轉換及其他方面的簡便組裝和高性能。

圖2. 基于該膜電極的固態ZAB的電化學性能

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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