目前,天津大学钟澄、邓意达、胡文彬等人制备出一种高性能可编织纤维状锌空电池。首先,该课题组利用低成本的电极材料,连续、简单的工艺路径制备出一种可编织纤维状锌空电池。接着,为了提高可编织纤维状锌空电池的性能,该团队利用原位复合的方法在NrGO(氮掺杂氧化还原石墨烯)表面覆盖一层原子级厚度的介孔Co3O4纳米片。所制备的Co3O4/N-rGO复合纳米片表现出优异的双功能催化性能。研究发现,原位复合能够提高Co3O4的导电性,使得催化反应过程中电子传输的速度加快。而且,复合材料的电子结构也因为Co3O4纳米片与N-rGO纳米片之间强烈的耦合作用、协同作用而发生改变,利于加快氧介质的吸附/脱附过程。此外,复合材料的原子级厚度、介孔特性利于暴露更多的活性位点和促进传质过程。以Co3O4/N-rGO复合纳米片作为空气正极催化剂的柔性纤维状锌空电池表现出优异的充放电性能,在3mA/cm3的充放电电流密度下,放电电压1.2V,充电电压2V,能量效率达到60%。此外,高达649Wh/kg的质量能量密度和36.1mWh/cm3的超高体积能量密度也满足高能量密度柔性储能系统的要求。为了进一步验证制备的柔性纤维状锌空电池的可编织性,该团队进行了一系列的演示工作。结果发现,编入织物中的柔性纤维状锌空电池依然能够正常工作,表现出良好的抗外力破坏性能。更加令人兴奋的是,编入织物中的柔性纤维状锌空电池通过串并联连接得到的电池组能够驱动LED电子手表,给LED显示屏充电和给iPhone手机充电。
相关工作以Insidebackcover的形式发表在AdvancedMaterials(DOI:10.1002/adma.201703657)上,第一作者是天津大学材料科学与工程系博士生李映波。