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東華大學(xué)朱美芳院士/徐桂銀EnSM：超高線容量纖維基鈉離子電池負(fù)極

作為一維基材，碳基纖維由于其優(yōu)異的導(dǎo)電性、多孔結(jié)構(gòu)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(guān)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(fù)極仍然存在嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

東華大學(xué)朱美芳院士、徐桂銀等提出了一種制備具有三維導(dǎo)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(tǒng)中的應(yīng)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(jī)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(jī)械力衍生的有序結(jié)構(gòu)為纖維提供了良好的骨架，賦予了纖維柔韌的特性，多孔結(jié)構(gòu)可以形成足夠的開放通道以保證電解液的快速擴(kuò)散，從而使PP-GCS纖維表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能，尤其是顯著的線容量。

圖2 雜化纖維的電化學(xué)性能

研究顯示，得到的PP-GCS纖維作為纖維狀SIB的負(fù)極表現(xiàn)出穩(wěn)定的循環(huán)性能，在0.05 A g^-1下循環(huán)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(fù)彎曲和扭曲的條件下為LED打火機(jī)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(chǎn)品中的小型儲能裝置中顯示出有前景的應(yīng)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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