一、研究背景

近年来，柔性和可穿戴电子产品作为未来生活方式的突出技术趋势，在人造皮肤、可卷曲显示器、智能服装、智能眼镜、智能纺织品、植入式医疗设备等领域引起了人们的广泛兴趣（图1）。随着对智能电子产品需求的不断增加，人们对具有高能量密度和可靠电化学性能的先进柔性可充电电源的不懈追求。毫无疑问，锂离子电池以其高能量密度、高输出电压、低自放电等优点，主导着各种电子器件，是当今柔性电子产品的主要能源。然而，锂资源的稀缺和分布不均、有机电解质的潜在泄漏以及腐蚀风险极大地限制了锂离子电池的进一步应用。因此，探索高度安全、环保、低成本的新一代可充电柔性电池势在必行。

图1.可穿戴柔性锌离子电池的应用。

目前，锌基电池（zib）被认为是比传统的锂离子电池更可行的替代品。相比其他金属阳离子，锌作为负极材料具有许多吸引人的优点。一方面，锌本身是一种储量丰富且成本低廉的金属，这使得zib的制造成本相对较低，从而显著提高了电池的成本效益。另一方面，zib通常使用水基电解质，与使用有机电解质的电池相比，这种电解质更不容易出现热失控、火灾和电解质泄漏等问题，这使得zib更适合用于反复弯曲、扭曲和其他机械变形的柔性设备。除了锌优异的电化学性能，包括低电化学电位（- 0.762 V，与标准氢电极相比）和高理论容量（820 mA h g - 1或5855 mA h cm - 3）外，锌对环境的不敏感使得锌基电池比锂电池更容易制造和包装。因此，zib在柔性可穿戴储能设备中具有广阔的应用前景。

目前，静电纺丝是一种最简单、最通用的方法，可以连续获得比表面积大、活性位点多、柔韧性好的连续纳米纤维材料，具有很好的工业化前景。同时，静电纺丝的原料范围很广，可以在水/有机溶剂中熔化或溶解的聚合物，如聚偏氟乙烯（PVDF）、聚丙烯腈（PAN）、聚丙烯（PP）等都可以通过静电纺丝实现。即使是不溶性和不混相的聚合物，如聚四氟乙烯（PTFE），也可以在纺丝剂的帮助下用乳液纺丝法制备。此外，由于其具有较强的结构可调性，通过改变静电纺丝参数可以制备出不同结构（多孔、空心等）的纳米纤维，并易于在此基础上进行掺杂和复合改性处理，从而在性能上呈现纳米效应，特别适用于ZIBs的各种构型（阴极、阳极、分离器等）。更重要的是，静电纺丝制备的纳米材料通常相互连接形成三维（3D）网络，这可以大大提高结构稳定性，促进Zn2+的转移，从而提高电化学性能。因此，通过esnf实现可穿戴fzbs具有很大的潜力，esnf在fzbs中的研究进展如图2所示。目前，关于静电纺丝技术在zbs中的应用和fzbs的研究很多，也有一些评述。然而，关于静电纺丝在fzbs中的应用的综述尚未见报道。

图2.fzbs中esnf的进展时间表

在这里，为了能够帮助其他人系统地了解电纺丝在fzbs中的研究进展，我们总结了近年来电纺丝在可穿戴fzbs中的应用情况。首先，在介绍了静电纺丝的基本原理、参数设计和外部环境对纳米纤维的影响后，讨论了电极结构对纳米纤维的影响。其次，说明了实现fzbs所面临的技术挑战，包括阴极侧的电极溶解和结构崩溃，以及阳极侧锌枝晶的存在，析氢和腐蚀。下一节将介绍ESNFs在fzib中的应用，我们将重点介绍在解决上述缺陷的同时提高电极柔韧性以提高电池的电化学性能。最后，介绍了目前fzbs面临的挑战，并对esfs在fzbs中的应用进行了简要总结和展望。希望通过本文的系统介绍，使读者熟悉静电纺丝和静电纺丝的基本原理，了解静电纺丝技术在静电纺丝中的最新进展，并激发读者广泛探索更新颖有效的策略。

二、摘要

柔性可穿戴电池因其轻薄、体积小，被广泛应用于智能手表、可折叠手机、健身追踪器等领域。锌基电池具有成本低、安全性高、生态友好等优点，被认为是柔性锂离子电池（LIBs）的最佳替代品。因此，可穿戴柔性锌离子电池（fzib）作为一种很有前途的储能器件引起了人们的广泛关注。通过静电纺丝设备制备的纳米纤维具有密度低、孔隙率高、比表面积大、柔韧性好等优点，在可穿戴fzbs中具有很大的应用潜力。此外，静电纺丝技术可以通过结构设计和其他多功能材料的掺入实现纳米纤维的多功能性。本文综述了静电纺丝技术在fzbs中的广泛应用，主要包括阴极、阳极、隔膜、聚合物电解质和一体式柔性电池。首先简要介绍了静电纺丝装置、原理和影响参数，说明了静电纺丝对fzbs的积极影响。随后，介绍了fzib的储能原理和电极配置，并说明了该电池的一些常见问题，包括锌阳极枝晶生长、腐蚀、阴极结构崩溃和导电性差。这是紧随其后的是一个全面的概述研究进展的各个组件FZIBs(阴极、阳极、分离器和聚合物电解质)的静电纺纤维材料和深入研究一体化的柔性电池。最后，对保税区面临的挑战和未来的发展进行了总结和展望。我们希望这项工作将为先进能源技术和智能可穿戴系统的发展提供新的思路和途径。

三、结论

随着ZIBs的发展，FZIBs现在被认为是便携式电子设备供电的可持续选择。近年来的研究表明，静电纺丝fzbs的制备提供了一种有效的手段，并具有独特的优势：(1)通过调制前驱体溶液，静电纺丝可以制备常见的纳米级阳极和阴极材料；(2)通过调整静电纺丝工艺和后处理，可以很好地实现静电纺丝材料形态、结构和组成的可控；(3)静电纺丝制备的一维纳米结构可以相互连接成三维网络，通过促进电子/离子转移提高了电导率和结构稳定性。三维网络一般表现为柔性纤维膜，有利于制备无粘结剂的自支撑柔性电极。因此，静电纺丝技术提供了实现fzbs的有效途径。

本文首先介绍了静电纺丝的基本原理，讨论了通过精确调整静电纺丝工艺参数，可以制备出具有多种结构和成分的复合纳米纤维材料，用于电池的各种组件（阴极、阳极、隔膜和聚合物电解质）。然后概述了fzbs的基本原理及其存在的一些问题，并总结了esfs在fzbs中的应用。虽然静电纺丝在生产高性能、安全可靠的fzbs方面具有诸多优势，并得到了广泛的研究，但在未来的发展中仍存在一些问题和挑战，需要进一步探索和创新技术升级。

图3.静电纺丝基本装置方案及静电纺丝纤维在柔性电池中的应用。