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武汉工程大学黄华波、季家友&武汉纺织大学黄娟Advanced Fiber Materials综述：静电纺丝“织就”高性能水系锌离子电板

跟着对安全、环保、低资本储能需求的日益增长，水系锌离子电板（AZIBs）脱颖而出，成为极具后劲的下一代储能时间。然则，锌枝晶滋长、正极材料融化、副响应等诸多挑战，严重制约了其买卖化程度。静电纺丝时间，行为一种或者精确制备纳米纤维材料的坚决器用，正为措置这些贫瘠提供立异性的措置决策。

近日，武汉工程大学黄华波、季家友&武汉纺织大学黄娟团队在《Advanced Fiber Materials》 期刊上发表了题为 “面向水系锌离子电板的静电纺丝工程：多程序结构调控与储能性能普及”的综述著作（第一作家：刘云鹏、黄静）。该著作系统性地发达了怎么期骗静电纺丝时间对AZIBs的正极、负极、隔阂及电解质进行全面优化，通过多程序结构想象灵验普及了电板的概括性能，并预测了改日的挑战与发展看法。

静电纺丝时间为何能成为AZIBs的“利器”？

静电纺丝时间可通过电场力作用制备出具有高比名义积、三维互联多孔结构、因素纯真可调的纳米纤维膜。这些私有的结构上风使其止境符合应用于AZIBs的各个组件：

为离子搬动提供高速公路：丰富的孔隙和通谈利于电解液浸润和离子快速传输。

为活性物资提供相识缓助：一维纤维收集能灵验缓解电极材料在充放电进程中的体积推广，退守结构坍弛。

已毕功能一体化想象：通过材料复合与结构想象（如核壳、中空纤维），可同期赋予组件导电、催化、亲锌等多种功能。

图1：静电纺丝工程在AZIBs正极、负极、隔阂和固态电解质中的应用实例暗意图及连年来静电纺丝时间在AZIBs中的发展时分轴

静电纺丝在AZIBs各组件中的精彩应用

1. 正极：构筑放心导电收集，阻拦融化与坍弛

关于钒基和锰基等主流正极材料，商讨者通过静电纺丝将活性物资与碳纤维等复合，得胜制备出自缓助柔性电极。碳纤维三维收集不仅大幅提高了电极的导电性，阻拦了活性颗粒的团员，其坚固的骨架结构还灵验缓冲了Zn²⁺镶嵌/脱出带来的体积变化，显赫普及了材料的轮回放心性。举例，V₂O₃/碳纳米纤维复合正极在5 A g–1的高电流密度下轮回1000次后，仍能保抓202 mAh g–1的高可逆容量。

图2：静电纺丝应用于AZIBs正极：不错构筑放心的导电收集，阻拦活性物资融化与坍弛。

2. 隔阂：提示离子均匀散播，阻拦枝晶刺穿

商用玻璃纤维隔阂孔隙过大、机械性能差，易被锌枝晶刺穿。静电纺丝可制备孔隙率、孔径散播高度可控的功能性集会物隔阂。通过在纤维中引入亲锌官能团（如-CN, -NH₂） 或功能性纳米材料（如MOF、MXene），不错调控Zn²⁺均匀散播，从烦扰毕无枝晶的锌千里积，极大普及电板的轮回寿命和使用安全。

图3：静电纺丝应用于AZIBs隔阂：优异的孔隙率和力学性能，或者已毕提示离子均匀散播，阻拦枝晶刺穿。

3. 固态电解质：集成多功能于一体，迈向柔性化

将凝胶电解质与静电纺丝纳米纤维膜结合，可制备出兼具高离子电导率和优异机械性能的准固态电解质。纤维骨架提供了细腻的力学缓助，能灵验阻拦枝晶滋长，而其多孔结构保证了高效的离子传输。这种战术为设备高安全、高柔性的可衣着锌离子电板提供了可能。

图4：静电纺丝应用于AZIBs固态电解质：兼具高离子电导率和优异机械性能。

4. 负极界面保护层：东谈主工SEI，助力锌均匀千里积

径直在锌负极名义静电纺丝一层多孔碳纤维或集会物纤维膜行为东谈主工SEI层，是保护负极的灵验战术。该保护层不错均匀电场散播，提供丰富的成核位点，提示锌优先在(002)晶面千里积，从而灵验阻拦枝晶滋长和副响应。商讨标明，有此保护的锌对称电板寿命可卓越1500小时。

图5：静电纺丝用于构筑AZIBs负极界面保护层：退换负极的电镀/剥离行为，提高负极性能及寿命。

挑战与改日预测

尽管静电纺丝时间展现出宏大后劲，但其在AZIBs中的应用仍濒临活性物资负载量、恒久轮回放心性、范畴化坐褥资本等挑战。改日商讨可聚焦于：

东谈主工智能与仿生想象：期骗AI时间辅助优化纤维结构和因素想象。

绿色可抓续材料：设备基于生物资集会物的绿色纺丝原料。

一体化集成制造：结合3D打印等时间，已毕电极-隔阂-电解质的一体化制备。

深刻机理商讨：结合原位表征时间，深刻筹商纤维界面与锌千里积行为的互相作用。

总之，静电纺丝工程为高性能AZIBs的想象与设备提供了广袤的平台，通过抓续的材料与时间立异，有望加快鞭策AZIBs在大范畴储能和柔性电子范围的实用化程度。

论文勾搭：

https://doi.org/10.1007/s42765-025-00593-y

东谈主物简介：

黄华波：博士、副诠释，硕士生导师，曾入选湖北省第四批中小微企业“科技副总”及湖北省第五批“博士服务团”。恒久奋发于导电功能凝胶材料、新动力材料与器件（超等电容器、 锌离子二次电板等）和高分子复合材料的商讨。承担了国度当然科学基金、湖北省当然科学基金、国度留学基金委CSC打听学者名目和企业横向名目等科研课题近10项，已发表SCI 学术论文80余篇，取得授权国度发明专利 10 余项，带领学生在“互联网+”、“挑战杯”、“节能减排”等学科竞赛中取得国度级奖项 5 项、省级奖项 3 项，并取得武汉工程大学首届“赢时胜奖教金”教育科研先进职责者荣誉称呼。

季家友：博士、诠释、博士生导师，湖北省优秀后生主干东谈主才、湖北省龙泉英才取得者、湖北省博士服务团先进个东谈主，湖北省科技立异团队认真东谈主，商讨看法为先进膜材料的设备与应用。行为课题认真东谈主主抓并完成了国度当然科学基金、湖北省时间立异专项瑕玷名目、湖北省重心研发名目，行为课题认真东谈主参与了国度当然科学基金区域长入基金重心名目、贵州省瑕玷专项，以及企业录用时间设备名目等种种科研名目25项，先后发表论文40余篇。先后获湖北省“五一”职业奖章、湖北省专利奖金奖、湖北省科技卓越一等奖、石化长入会时间发明二等奖。

黄娟：2016年取得利贝雷茨时间大学纺织时间和材料工程专科博士学位，现为武汉纺织大学硕士生导师。主要从事功能非织造材料，储能功能高分子复合材料等商讨。以第一作家和通信作家在Adv. Fiber Mater., ACS Sustain.Chem.Eng., Appl. Surf. Sci., Polymer, Colloid.Surface.A等期刊发表SCI论文二十余篇。主抓湖北省当然科学基金后生名目，湖北省汲引厅科学商讨有想象带领性名目，等离子体化学与新材料湖北省重心推行绽放基金等5项。

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