DOI:10.1016/j.cej.2020.125031

锌-空气电池（ZABs）由于其高比容量而成为储能应用的重要选择。但是，当ZABs在环境空气中运行时，空气中的CO2（400 ppm）会与碱性电解质反应，形成碳酸盐，这会缩短电池寿命。在这项工作中，研究者制备了电纺聚苯乙烯（PS）/聚乙烯亚胺（PEI）纤维膜，可在空气进入ZAB之前从周围空气中捕获二氧化碳，以增强电池性能。结果表明，PS/PEI纤维在室温下的CO2吸附能力为3.42 mmolCO2/g吸附剂或7.58 mmolCO2/gPEI。在15次吸附-解吸过程之后，纤维保留了其初始CO2吸附能力的91%。配备PS/PEI纤维的ZAB电池与没有纤维的ZAB电池（762 mAh/g）相比，具有更好的放电容量（802 mAh/g）。

图1.使用静电纺丝制备PS/PEI纤维膜的示意图。

图2.PS/PEI-3纤维垫。（a）纤维膜的外观，（b）去除溶剂后的低倍放大（×500）的SEM图像，（c）制备的单纤维的SEM图像，（d）去除溶剂后的单纤维的SEM图像，（e）去除溶剂后高倍放大（×30k）的横截面SEM图像，以及（f）PEI含量与平均直径的关系。

图3.PS/PEI纤维的ATR-FTIR光谱。

图4.PS/PEI纤维膜的红外图。（a）PS/PEI-1、（b）PS/PEI-2和（c）PS/PEI-3的光学显微镜图像。（d）PS/PEI-1、（e）PS/PEI-2和（f）PS/PEI-3的1563 cm-1 NH弯曲。（g）PS/PEI-1、（h）PS/PEI-2和（i）PS/PEI-3的3300 cm-1 NH拉伸。

图5.（a）不同PEI含量的PS/PEI纤维的CO2吸附结果，（b）PS/PEI-3的CO2和N2吸附结果，（c）PS/PEI-3的15个CO2吸附和解吸循环，（d）保留二氧化碳的能力。

图6.（a）不同空气流速（400 ppm CO2）制备的PS/PEI膜的CO2渗透性测试结果（插图显示穿透时间与流速的关系）和（b）再生PS/PEI膜（插图显示突破时间与循环次数的关系）。

图7.ZAB的PS/PEI纤维膜的示意图。

图8.（a）ZAB的示意图，（b）有或没有PS/PEI膜的ZAB的放电测试，（c）有和没有膜的ZAB的充放电循环测试。