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姚亞剛/李秋龍/鞏文斌EnSM: 獨立分層納米線陣列核殼異質結構實現超高能量密度柔性水系可充電Ni//Bi電池

纖維狀水系可充電（FAR）Ni//Bi電池由于其成本低、放電平臺平坦、無枝晶生長等特點，可以進一步促進可穿戴電子產品的發展。然而，目前同時實現高能量和功率密度以及安全性具有挑戰性，這嚴重限制了它們的有前途的應用。

在此，南京大學姚亞剛教授、南京工業大學李秋龍教授及徐州工程學院鞏文斌等人報道了一種由分級核殼異質結構電極制成的具有非凡電化學性能的新型 FAR Ni//Bi 電池。

其中三氧化二鉍 (Bi₂O₃ ) 納米片 (NSs) 直接生長在氮化鈦 (TiN) 納米線陣列 (NWA) 的表面上作為負極，而氫氧化鎳 (Ni(OH)₂ ) NSs 錨定在鋅摻雜的鈷鎳氧化物 (Zn- CoNiO₂ ) NWAs 表面充當正極，分別在3和1 mA cm^-2下提供3.27和1.36 mAh cm^-2的超高容量。

圖1. FAR Ni//Bi電池的制造示意圖

此外，以KOH-PVA 作為電解質組裝好的全固態FAR Ni//Bi電池表現出314.96 mWh cm^-3的超高能量密度和 20.04 W cm^-3的卓越功率密度，5000 次循環后容量保持率為88.6%，明顯優于大多數最先進的FAR電池。

該研究為通過設計分層核殼異質結構電極開發高性能水系可充電電池提供了一種全面有效的策略。

圖2. 全固態FAR Ni//Bi電池的電化學性能

Towards Ultrahigh-Energy-Density Flexible Aqueous Rechargeable Ni//Bi Batteries: Free-Standing Hierarchical Nanowire Arrays Core-Shell Heterostructures System, Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.08.032

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