成果简介

智能可穿戴电子设备在日常生活中日益普及，对柔性储能设备的需求与日俱增。本文，广州工业大学刘丽英副教授团队在《ACS Appl. Nano Mater.》期刊发表名为“Carbon Nanofiber/Na3V2(PO4)2F3 Particle Composites as a Self-Standing Cathode for High-Voltage Flexible Sodium-Ion Batteries”的论文，研究通过电纺丝技术制造了钠超离子导体（NASICON）结构的Na3V2(PO4)2F3（NVPF）自立阴极。纳米尺度的 NVPF 颗粒被封装在碳纳米纤维中或附着在碳纳米纤维表面，形成了NVPF自立阴极，该阴极显示出 4.07V的高电压平台，0.2C时的可逆容量为101.8mAh g-1，循环400次后容量保持率为98.3%。

此外，由 NVPF 自立阴极和 Na3V2（PO4）3（NVP）阳极组装而成的软包装全电池可在折叠/未折叠状态下点亮发光二极管。NVPF 自立阴极的稳定结构使其具有卓越的钠存储性能。此外，NVPF 自立阴极的氮掺杂碳纳米纤维网络不仅确保了其灵活性，还促进了电子和钠的传输。该研究为高压柔性钠离子电池提供了一种具有优异机械性能和电化学性能的 NVPF 自立阴极，有利于推动高压柔性钠离子电池的实际应用。

图文导读

图1：（a）NVPF 自立式阴极的制作过程示意图；（b）8个叠加在一起的NVPF 自立式阴极的应力-应变曲线；（c）NVPF 自立式阴极折叠和扭曲后的数码照片。

图2：NVPF 自立阴极的（a-c）SEM 图像和（d）EDS 贴图。

图3. NVPF 自立阴极的特征

图4. NVPF自立阴极的电化学性能

图5. NVPF 自||NVP 软包装全电池的电化学性能

小结

通过电纺丝技术，NVPF 纳米粒子均匀地分布在 CNFs 的内部或表面，成功地制造出了 NVPF 自立阴极。制备的 NVPF 自立阴极具有优异的机械性能和电化学性能。它在0.2C下的初始放电容量为101.8mAh g-1，电压为 4.07 V，并具有良好的循环性能，在 0.5C和1C下循环 1000 次后，保持率分别为 81.5%和76%。优异的电化学性能得益于稳定的三维碳纳米纤维网络促进了电子和离子的传输。NVPF 自立阴极的形貌和晶体结构在长期循环后几乎没有变化。此外，NVPF 自立||NVP 软包全电池的电化学性能证明了 NVPF 自立阴极的潜在实际应用价值。这项工作为高压柔性 SIB 提供了一种非常有前途的自立阴极候选材料，并为电纺丝制造具有电化学和机械性能优化平衡的自立电极提供了一个令人着迷的新视角。

文献：

https://doi.org/10.1021/acsanm.3c04338