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成果简介
柔性储能电池开发的主要困难在于具有弯曲公差的高性能柔性电极的可扩展制备。本文，中南民族大学 Daohong Zhang 、武汉大学徐飞等研究人员在《Nanoscale》期刊发表名为“Building a flexible and applicable sodium ion full battery based on self-supporting large-scale CNT films intertwined with ultra-long cycling NiCo2S4”的论文，研究采用通过连续生产方法制备了大规模碳纳米管薄膜，并通过原位生长紧密固定在碳纳米管上的NiCo2S4纳米片来制备具有超长循环寿命的自支撑柔性高容量转换阳极。通过这种可扩展方法制备的碳纳米管具有互连的多孔通道，在活性材料和电解质之间提供了大的接触面积，促进了NiCo2S4的电化学转化反应。
在20Ag-1下，以280mA hg -1的容量实现了超高倍率能力。NiCo2 S4纳米片与碳纳米管的交错结构和牢固地锚定在碳纳米管薄膜上，使NiCo2S4/CNT电极具有显著的超长循环性能，7500次循环后容量保持率为96%。N。进一步利用NiCo2S4/CNT阳极和Na3V2（PO4）3/CNT阴极以及PDMS的密封封装建立了柔性全电池装置，在不同弯曲状态下表现出良好的循环稳定性和机械耐久性。目前的工作重点介绍了一种可扩展的柔性电池电极材料，并展示了其在柔性钠离子电池中的潜在应用。
图文导读
图1、 (a) 大规模碳纳米管薄膜的制备过程示意图，(b) 制备的碳纳米管薄膜的照片，(c) NiCo 2 S 4 -CNT 薄膜（NCS-CF）电极的制备过程示意图，（d）在各种机械变形下制备的柔性NCS-CF的照片。
图 2、 (a) 空白 CF、NCS-CF 和 NCS 粉末的 XRD 图谱。CNT 薄膜的 SEM图（b 和 c）平面和（d）横截面，（e 和 f）Ni-Co LDH-CF 和（g 和 h）NCS-CF。
图 3、 (a 和 b) TEM 图像和 (c) NCS-CF 的相应元素 (Ni、Co、S 和 C) 映射图像。XPS 光谱 (d) Ni 2p, (e) Co 2p 和 (f) NCS-CF 的 S2p。
图4、 (a) NCS-CF 电极的 CV（在 0.1 mV s -1下）和（b）充电/放电曲线（在 200 mA g -1下）。(c) NCS-CF 和 NCS 粉末电极的循环性能和 (d) 倍率能力。(e) 与报道的 NiCo 2 S 4和其他柔性电极相比的钠储存率性能。(f) NCS-CF 和 NCS 粉末电极的电化学阻抗谱 (EIS) 和 (g) 长期循环性能 (1000 mA g -1 )。
图5、 (a)不同充电和放电状态下的非原位XRD 图案，(b) 完全放电和 (c) 完全充电状态的 HRTEM 图像，(d) Ni 2p, (e) Co 2p在初始、放电和充电时的 XPS 光谱NCS-CF 电极的状态。
图6、 (a) 柔性 NVP-CF//NCS-CF 全钠离子电池示意图。(b) NVP-CF和NCS-CF电极在电解质 NaClO 4 -DGM 中的 CV 曲线。(c) 柔性 NVP-CF//NCS-CF 全钠离子电池在 100 mA g -1下在 0.3-3.2 V 范围内的充电/放电曲线和 (d) 循环性能。(e) 由柔性 NVP-CF//NCS-CF 全钠离子电池供电的 51 个红色 LED 在不同弯曲状态下的光学照片。
小结
综上所述，通过连续CVD生产方法制备了大尺寸CNT薄膜，然后通过原位生长紧密锚定在CNT薄膜上的NiCo2S4纳米片来制备自支撑柔性电极（NCS-CF）。NCS-CF电极显示出优异的柔韧性和良好的机械性能，可承受弯曲、滚动、扭曲和折叠。本研究证明了一种高性能的可扩展柔性电池电极材料，并展示了其在柔性钠离子电池中的实际应用。
文献：
https://doi.org/10.1039/D2NR02232J
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