DOI: 10.1016/j.matdes.2022.110406

可充电金属空气（O2）电池因其出色的能量密度、低成本和高安全性而被认为是可穿戴柔性能源设备的理想选择。通常，空气阴极上的电催化剂在各种金属-空气（O2）电池中发挥着重要作用。静电纺丝技术是一种多功能、高效的纳米纤维制备技术，在此类电池的双功能电催化剂方面具有良好的应用前景。尽管近年来在提高催化剂的电化学性能方面取得了很大的进展，但仍然存在一些关键挑战。本文综述了用于柔性金属空气电池的新型电纺碳纳米纤维基电催化剂的研究进展。然后，还围绕不同纳米纤维的优势和特性以及对各种柔性金属-空气电池的特殊需求进行了深入探讨。此外，对用于柔性金属-空气阴极催化剂的电纺碳纳米材料的发展现状和未来前景进行了合理分析。

图1.配备电纺纳米纤维的柔性金属-空气电池的种类、特点及前景。

图2.采用静电纺丝技术的柔性金属-空气电池的发展历程。

图3.Co4N/CNF制备过程示意图。

图4.a）具有三个阴极的Li-O2电池在不同电流密度下的倍率性能。b）具有三个阴极的Li-O2电池在100mA/g电流密度下的全范围放电测试。c）具有三个阴极的Li-O2电池的终端放电电压。

图5.a）NCNF的制备过程示意图。b）所得柔性NCNF的照片。c）N2吸附-解吸等温线。d）不同催化剂在0.1M KOH中于1600rpm下的LSV曲线。

图6.a）CMO/NCNF的合成示意图。b）基于Pt/C+RuO2、CMO/NCNF和CMO+C混合催化剂的锌空气电池的极化和功率密度曲线。c）Pt/C+RuO2、CMO/NCNF和CMO+C样品的动电流充放电极化曲线。d）基于Pt/C+RuO2、CMO/NCNF和CMO+C混合催化剂的锌空气电池在10mA/cm2电流密度下的放电曲线。插图显示了由三个锌空气电池供电的红色LED显示屏（约4.0V）的照片，其中CMO/NCNF空气阴极以串联的方式连接。

图7.a）用于可扩展制备作为可穿戴锌空气电池柔性空气阴极的M SA@NCF/CNF薄膜的“浸渍-碳化-酸化”工艺示意图。b）Co SA@NCF/CNF、Co NP@NCF/CNF、Ir/C和Pt/C的ORR/OER双功能LSV曲线。c）制备的ZABs的电压-容量曲线。插图：显示可穿戴ZABs实际应用的数码照片。

图8.a）制备过程示意图。b）分别使用Co3O4-x HoNPs@HPNCS-60和Pt/C+RuO2//CNF作为阴极的便携式ZABs的放电极化曲线和相应的功率曲线以及c）电压-容量曲线。（c）的插图显示了实际应用。

图9.FeS2-CoS2/NCFs样品的合成过程示意图。

图10.a）使用FeS2-CoS2/NCFs和Pt/C+IrO2阴极的ZABs的充放电极化曲线和相应的功率密度图。b）分别在5mA/cm2和10mA/cm2下的恒电流长时间放电比容量曲线。c）配备FeS2-CoS2/NCFs和Pt/C+IrO2阴极的ZABs在10mA/cm2下的恒电流循环曲线。

图11.a）CuCo2S4 NSs@N-CNFs的TEM图像。b）CuCo2S4 NSs壳的HRTEM图像。c）充放电极化曲线。

图12.受蟾蜍产卵启发的开放介孔CNFs纤维串结构的制备示意图。OM-NCNF-FeNx纳米纤维上原位涂覆的ZIF-Fe薄层（绿色：Zn2+离子，橙色：Fe3+离子）和生成的原子Fe-Nx位点（蓝色原子：N，黄色原子：Fe）的化学结构说明。