综述：电纺聚合物纳米纤维在能源技术中的革命性应用：从锂离子电池到自供电系统

（编辑推荐）本综述系统阐述了电纺聚合物纳米纤维（electrospun polymer nanofibers）在锂离子电池（LIBs）、超级电容器、燃料电池、压电纳米发电机（PENGs）和摩擦纳米发电机（TENGs）等能源技术中的创新应用，重点分析了其高比表面积、可调孔隙率和机械柔性特性如何推动高性能、可持续能源器件发展。

　　

ABSTRACT
全球对可持续高性能能源系统的需求，推动了电纺聚合物纳米纤维这一变革性材料平台的发展。其独特的结构特性——包括高达1000 m²/g的比表面积、可调控的孔隙率（50-90%）以及优异的机械柔性（断裂伸长率>200%），使其在能源领域展现出巨大潜力。

历史与原理
电纺技术最早可追溯至1934年Formhals的专利，通过高压电场将聚合物溶液拉伸成直径50-500 nm的纤维。现代工艺通过调节电压（10-30 kV）、溶液粘度（1-20 Pa·s）和收集距离（10-25 cm），可实现纤维形貌的精准控制，如珠状、多孔或核壳结构。

能源存储应用
在锂离子电池（LIBs）中，聚偏氟乙烯（PVDF）纳米纤维隔膜将电解液吸收率提升至400%，较传统Celgard隔膜提高3倍；而掺入SiO₂的聚丙烯腈（PAN）纤维正极材料使比容量达到180 mAh/g（0.1C倍率）。超级电容器领域，聚苯胺（PANI）/碳纳米管复合纤维在1 A/g电流密度下实现520 F/g的比电容。

能量收集系统
压电纳米发电机（PENGs）采用聚偏氟乙烯-三氟乙烯（PVDF-TrFE）纳米纤维，其压电系数d₃₃可达-38 pm/V，单层器件输出功率密度达3.2 mW/cm²。摩擦纳米发电机（TENGs）中，聚酰胺6（PA6）与聚四氟乙烯（PTFE）纤维组合产生的开路电压突破1000 V，可驱动商用电子设备。

挑战与展望
当前瓶颈包括规模化生产中的纤维均匀性控制（直径变异系数<15%）和生物基材料开发（如壳聚糖纤维导电率需提升至10^-3 S/cm）。未来方向聚焦于3D打印辅助电纺、机器学习优化工艺参数，以及可降解纤维在植入式医疗器件中的应用。