水性可充电Ni-Fe电池具有超平坦放电平台、低成本和突出的安全特性，在可穿戴式储能方面具有广阔的应用前景。特别是，纤维状镍铁电池将使可穿戴电子产品的纺织品能源供应成为可能。然而，目前纤维状铁基负极材料的性能严重阻碍了纤维状镍铁电池的实际应用。

近日，南洋理工大学Qichong Zhang，Perry Ping Shum，Lei Wei，徐州工程学院Wenbin Gong报道了制备出在碳纳米管纤维（CNTFs）上生长的硫掺杂Fe₂O₃纳米线阵列（S-Fe₂O₃ NWAs），并作为新型负极材料（S-Fe₂O₃ NWAs/CNTFs）。

文章要点

1）第一性原理计算表明，在Fe₂O₃中掺硫可以显著地将禁带宽度从2.34 eV减小到1.18 eV，从而提高电子电导率。新研制的S-Fe₂O₃ NWAs/CNTFs电极在4 mA cm^-2下，具有0.81mAh cm^-2的极高容量。这一数值几乎是原始Fe₂O₃ NWAs/CNTFs电极的6倍。

2）当使用含锌镍钴氧化物（ZNCO）@Ni(OH)₂ NWAs异质结构的正极时，准固态纤维状NiCo-Fe电池的容量为0.46 mAh cm^-2，能量密度为67.32 mWh cm^-3，性能优于目前最先进的纤维状水系充电电池。

这些发现为设计高性能的铁基负极材料提供了一种创新而可行的途径，并有望为下一代可穿戴式镍铁电池提供新的发展方向。

Jiao Yang, et al, Rational Construction of Self-Standing Sulfur-Doped Fe₂O₃ Anodes with Promoted Energy Storage Capability for Wearable Aqueous Rechargeable NiCo-Fe Batteries, Adv. Energy Mater. 2020

DOI: 10.1002/aenm.202001064

https://doi.org/10.1002/aenm.20200106