DOI: 10.1016/j.cej.2021.133580

为柔性储能装置设计具有良好电化学性能和稳健机械性能的电极是非常必要的。本研究结合静电纺丝和激光直写技术制备了具有负泊松比（NPR）结构的自支撑电极，其克服了传统碳基材料无法拉伸的局限性，避免了传统可拉伸器件中刚性电极与软衬底的集成问题。此外，采用凝胶电解质包覆初纺隔膜和由碳纳米纤维与纳米阵列（CNF@Fe2O3纳米棒和CNF@MnO2纳米片）组成的复合电极组装了一种具有NPR结构的准固态非对称微型超级电容器。该装置不仅达到了2V的拓展电压窗口，而且在0.55mW·cm-2功率密度下实现了26μWh·cm-2的面积能量密度，优于其他可穿戴微型超级电容器。

图1.制备碳材料基可拉伸电极的各种策略的示意图：a）特征，b）相同边缘载荷下拉伸性能的有限元建模分析。（电极的颜色分布由蓝色变为红色，代表位移由小到大的变化程度。）

图2.NPR结构电极和隔膜制造过程的示意图。

图3.a）自支撑电极和由电纺纳米纤维制备的隔膜的数字图像，b）具有NPR结构的微型超级电容器的横截面SEM图像，c）PAN电纺纳米纤维隔膜的SEM图像，d）CNF@Fe2O3负极的SEM图像，e）HRTEM图像和f）Fe2p高分辨率XPS光谱，g）CNF@MnO2负极的SEM图像，h）HRTEM图像和i）Mn2p高分辨率XPS光谱。

图4.NPR结构单电极的电化学性能：a）CNF@Fe2O3电极的CV和GCD曲线以及c）在不同变形条件下的比电容，d）CNF@MnO2电极的CV和e）GCD曲线，f）分别为CNF@Fe2O3和CNF@MnO2电极的EIS曲线。

图5.a）AMSC结构示意图，b）不同扫描速率下的CV曲线，c）器件的Ragone图，d）不同机械变形下的CV曲线，e）当电流密度为1.1mA/cm2时，不同机械变形下的循环性能，f）器件在1.1mA/cm2电流密度下的长期循环性能，g）两个串联的AMSCs在不同机械变形下为白光LED手表供电。