与常规固体电池不同，全钒液流电池的活性物质存储于外部的储存罐中，使其具有功率和容量解耦的特性，即储电容量由电解液体积决定，而电池功率则取决于电堆尺寸。独特的流体电池结构使得该类电池具有可拓展性极强、组件设计灵活度高、使用寿命长等优点，被认为是最具前景的大规模储能技术之一。然而，目前工业用全钒液流电池电堆功率密度较低，造成系统庞大、建设成本高等问题，限制了其进一步商业化应用。针对该现状，铋纳米点嵌于立式碳纳米阵列复合石墨毡电极被设计并制备出来用于该电池体系，以减少电池在充放电循环运行过程中的能量损失，从而大幅提升电池实际运行功率密度。

实验表明，纳米碳阵列以竖直方式致密地生长在碳纤维表面，构建了可供钒离子直接穿梭的纳米孔层通道，并且阵列表面均匀地分布着锚定的Bi纳米点，提供了丰富的活性位点。此外，纳米碳阵列修饰过的石墨毡的比表面积从0.6 m² g^-1大幅提升到30 m² g^-1，并在电化学测试中展现出优异的催化活性。将复合电极应用于液流电池中，发现电池的电荷转移阻抗大幅降低至70 mΩ cm²，在高达300 mA cm^-2电流密度下的能量效率超过80%。与之对比，使用热处理石墨毡的电池在相同测试工况下电荷转移阻抗高达790 mΩ cm²，能量效率仅为62%。多物理场数值模拟结果表明，竖直结构优化了钒离子对三相界面的可及性，从而电极的催化活性最大化。此外，复合电极在液流电池中还表现出良好的稳定性，在长达1000圈循环测试中的能量效率衰减速率仅为每圈0.0072%。综上，良好的催化活性以及稳定性使得该类复合电极在全钒液流电池中极具应用前景。

另外，该团队还在Advanced Functional Materials（影响因子18.808，中科院JCR 1区， TOP期刊）上发表了题为“Wearable Biofuel Cells: Advances from Fabrication to Application”的论文。该文系统总结了近年来在柔性可穿戴生物燃料电池制备和新兴领域应用方面的进展。其中，周学龙副研究员为唯一通讯作者，深圳大学为唯一单位和唯一通信单位。

可穿戴设备的蓬勃发展催生了对高性能可穿戴电源系统的开发，而这些电源系统往往需要在承受频繁变形的复杂工况下供给能量。与传统二次电池和超级电容器等能源系统不同，可穿戴生物燃料电池(w-BFCs)可通过高效的生物电化学反应利用高能碳中性燃料进行发电。独特的工作机制使其具有优异的生物相容性、环境可持续性以及卓越的小型化能力，同时这些优点也使w-BFCs在可穿戴设备供电、自供电生物传感、可控药物传递和智能伤口敷料等新兴领域展示出巨大的应用前景。作者们首先阐述和讨论了可用于制备w-BFCs的柔性电极、电解液相关材料的选取、设计以及制备方法，继而概述了w-BFCs在健康监测和医疗领域的应用现状和近期前景，最后探讨了这一新兴领域当前所面临的挑战和应对策略。

这些工作得到了国家自然科学基金(编号51906162、52006149和52076142)、广东省自然科学基金(2018A030313194和2018A030310618)、深圳科技基金(JCYJ2017081809390596、JCYJ20180305125604361、JCYJ20190808123011251253)和深圳大学自然科学基金(编号2018039和827-0015)等项目的支持。

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.1c08494

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202103976