综述：静电纺丝纳米纤维工程化空气电极在可穿戴柔性锌空气电池中的应用

这篇综述系统阐述了静电纺丝（electrospinning）技术在可穿戴柔性锌空气电池（FZABs）空气电极设计中的创新应用，重点探讨了其通过可调控微观结构、高比表面积和优异机械柔性实现的双功能催化（ORR/OER）、一体化电极构建及动态稳定性优化策略，为下一代智能能源系统提供了理论指导和技术参考。

　　

静电纺丝技术驱动的可穿戴能源革命

工作原理与挑战
柔性锌空气电池（FZABs）以锌金属氧化和氧气还原（OH^?生成）为核心反应，其理论能量密度高达1084 Wh kg^?1，远超锂离子电池。然而，传统空气电极依赖贵金属催化剂（如Pt/C、IrO₂）和刚性集流体，在动态弯曲条件下易发生活性位点屏蔽和电极分层，严重制约其穿戴适用性。

静电纺丝的破局优势
通过高压静电场驱动聚合物溶液形成泰勒锥，静电纺丝可制备直径50-500 nm的纤维网络，其三维贯通孔隙率（>80%）和比表面积（>100 m² g^?1）显著促进氧气扩散与电解质浸润。例如，掺杂过渡金属（Fe/Co-N-C）的碳纳米纤维可将ORR/OER过电位降低至0.3 V，同时保持1000次弯曲后92%的容量保持率。

一体化电极设计策略
突破性的"all-in-one"策略将导电基底（如碳纳米管）、活性组分（如Mn₃O₄量子点）和粘结剂替代物（如聚丙烯腈）集成于单根纤维，实现电极厚度<100 μm时的面容量提升至50 mA h cm^?2。这种结构通过纤维间机械互锁效应，在60%应变下仍维持稳定的三相界面。

动态稳定性机制
同步辐射原位表征揭示，纳米纤维中Fe-N₄位点在弯曲过程中会发生可逆的键角扭曲（±5°），而分子动力学模拟证实柔性界面水膜能缓冲机械应力对离子传输通道的破坏。这些发现为极端环境（湿度90%、-20~60°C）下的电极设计提供了新思路。

未来展望
亟待解决纤维结构-性能定量关系、卷对卷连续制备等挑战。通过人工智能辅助的组分优化和仿生分级孔设计，FZABs有望实现能量密度>400 Wh kg^?1与100万次弯曲循环的突破，推动电子皮肤、智能纺织等领域的跨越式发展。