柔性电子产品的快速发展吸引了人们对具有卓越机械性能的储能单元的研究兴趣，这些储能单元尤其适用于便携式和可穿戴设备。

近年来，柔性锂离子电容器 (FLIC) 已发展成为一种极具前景的柔性储能单元。FLIC由电池型负极和电容器型正极组成，具有高能量密度、高功率密度和长循环稳定性等优点。为了克服传统粉末电极的本征易碎性，研究人员探索了石墨烯、碳纳米管、碳纤维（CF）和碳布等多种柔性基材以应用于FLIC。其中，CF由于其简单的合成方法、长的导电路径和优异的柔韧性而显示出广阔的前景。然而，纯CF负极材料的低比容量和缓慢的反应动力学严重限制了 FLIC 的性能。为了提高CF基负极材料的能量和功率密度，一种有效的策略是将它们与高活性材料耦合。

作为一种高容量型负极材料，纳米结构过渡金属硫化物（TMS）的理论容量至少是传统石墨和其他插入型负极材料的两倍。近年来，各种TMS被用于与CF复合以制造高容量型负极材料，但是，这些TMS复合材料缓慢的反应动力学和较差的倍率能力阻碍了其广泛的应用。

鉴于此，清华大学黄正宏教授团队在Energy Materials and Devices上发表了题为 “ZnS/CuS nanoparticles encapsulated in multichannel carbon fibers as high-performance anode materials for flexible Li-ion capacitors” 的最新研究成果。

本文要点：

1.在这篇工作中，作者使用简单的溶液吹纺方法和硫化工艺，成功制备了 ZnS/CuS-CF 负极材料。

2.作者利用高温碳化手段原位分解PMMA模板以形成多通道结构。所得到的CF充当导电网络和 3D 基底，可适应ZnS 和 CuS 纳米颗粒的体积膨胀，并最大限度地发挥二者的高容量特性。这提高了CF基负极材料的比容量和循环稳定性。

3.此外，ZnS/CuS纳米颗粒均匀分布在CF上，并且ZnS和CuS之间形成了界面。与仅含有单一TMS的ZnS-CF和CuS-CF样品相比，ZnS/CuS-CF负极表现出超过900 mAh g⁻¹的高比容量和优异的循环稳定性。这归因于两种不同金属硫化物的协同效应。

4.ZnS/CuS-CF 负极与多孔碳纤维（在 850 ℃ 下蒸汽活化处理 (PCF-H₂O-850 ℃)）正极所组装的 LIC 表现出优异的能量和功率密度（944 W kg⁻¹ 时为 138 Wh kg⁻¹，43.5 kW kg⁻¹ 时为 13 Wh kg⁻¹），以及卓越的循环稳定性（1 A g⁻¹ 下可稳定循环 4000 次）。

5.此外，以上述正负极材料所组装的软包FLIC在不同弯曲条件下均表现出良好的稳定性，这表明其具有良好的实际应用潜力，可用于智能、柔性电子设备的开发。

Citation: Li B, Wang C, Qin Z, et al. ZnS/CuS nanoparticles encapsulated in multichannel carbon fibers as high-performance anode materials for flexible Li-ion capacitors. Energy Mater. Devices, 2023, 1(2): 9370012.

DOI: https://doi.org/10.26599/EMD.2023.9370012.

责任编辑

韵勤柏   香港科技大学

期刊介绍 | Introduction

Energy Materials and Devices 《能源材料与器件(英文）》(ISSN 3005-3315)创刊于2023年9月，由教育部主管，清华大学主办，清华大学出版社出版，清华大学出版社自主研发平台SciOpen发行，聚焦能源材料与器件领域的基础研究、技术创新、成果转化和产业化全链条创新研究成果，通过开放获取(Open Access)方式面向全球发表原创性、引领性、前瞻性研究进展，推动能源科学和产业发展，助力“碳达峰、碳中和”。Energy Materials and Devices 由清华大学康飞宇教授担任创刊主编，首期已正式出版。

关注领域 | Scope

具有引领性、创新性和实用性的先进能源材料与器件，包括但不限于：

❖  二次电池

❖  太阳能电池

❖  燃料电池

❖  液流电池

❖  超级电容器

❖  安全评估

❖  电池回收

❖  材料表征和结构解析

❖  碳足迹和碳税负等主题

期刊标识 | Journal slogan

Lead energy innovation    

Promote materials research  Strengthen devices application Drive low-carbon development  

引领能源创新促进材料研究加强器件应用

推动低碳发展

期刊特色 | Why publish with us

High-quality and rapid peer-review | 审稿周期短, 2~3周

Fast publication | 快速出版, 接收即可分配DOI号在线预发表

Fully Open Access | 开放获取

APC covered by the publisher | 免费发表

Promote your article worldwide | 全球自媒体和新媒体宣传

Chance for the Best Paper Award | 最佳论文奖

文章类型 | Paper types

综述|Review

In-depth summaries of representative results and achievements of the past 5-10 years in selected topics based on or closely related to the research expertise of the authors.

研究论文|Research Article 

Original reports covering important results in any area of energy materials and devices.

评论|Communication

Feature exciting research breakthroughs in the field of energy materials and devices.

观点|Perspective/Highlight

Comment on topical issues or express views on the developments in related fields.

关于我们 | About us

期刊网址：https://www.sciopen.com/journal/3005-3315

投稿平台：https://mc03.manuscriptcentral.com/emd

邮箱：energymaterdev@tup.tsinghua.edu.cn