海洋生物质流变技术创新研究院研究生李泳良在国际顶级期刊《Journal of Materials Science & Technology》（中科院期刊分区1区（Top期刊），影响因子：8.067）上发表题为“Application and Exploration of Nanofibrous Strategy in Electrode Design”的综述论文。

由于全球气候变化和环境污染，清洁能源被广泛研究以实现生态可持续发展。为了有效利用太阳能、风能等可再生能源，需要开发高性能储能系统。在先进的高性能储能系统中，可充电锂金属电池、锂硫电池和硅负极锂离子电池等因其优异的能量密度而受到特别的关注。然而，这些电池中的电极材料仍有一些缺点，如：锂负极的锂枝晶导致电池短路、硫正极的低导电率和多硫化物产生的飞梭效应、硅阳极体积膨胀导致结构坍塌。通过合理设计电极材料的结构可以有效地改善电极材料的上述问题。纳米材料（纳米纤维、纳米线、纳米管和纳米棒等）在电极设计中得到了广泛的应用。由于高纵横比、大表面积、相互连接的多孔结构和稳定的机械结构，纳米纤维被认为是先进电极设计的候选材料。较大的比表面积不仅增加了电解质与电极的接触面积，缩短了离子扩散距离，还可以增加活性物质的沉积和储存。纳米纤维上的孔洞可以储存大量的活性物质。优良的力学性能使电极材料在充放电过程中即使发生体积变化，其结构也不会坍塌。纳米纤维还具有优良的柔韧性，对于柔性薄膜储能器件非常有用。此外纳米纤维可以代替金属集流体作为电极宿主，提高能量密度。通过后续处理条件可得到形貌可控的纳米纤维，如中空结构、多通道结构等。纳米纤维独特的形态提供了丰富的有效离子和电子传输路径和丰富的活性位点，有利于提高电池的反应效率和功率密度。

谭业强教授团队从纳米纤维结构设计方法和纳米纤维优势入手综述了纳米纤维及其杂化材料在电极设计中的最新进展和发展前景。首先回顾了电极设计的发展史，详细的介绍了各种纳米纤维材料的合成方法和特点，包括静电纺丝法、化学气相沉积法、水热法、模板辅助法和真空吸滤法。接下来详细讨论了纳米纤维的制备工艺、结构优势和电化学性能。最后针对纳米纤维的发展前景进行了展望。

图a. 电极设计的发展史。b. 各种纳米纤维材料的合成方法。c. 纳米纤维丰富有效的离子和电子传输路径。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.jmst.2020.10.015