锌空气电池作为具有商业化前景的下一代能源转换与储存器件，构筑价格低廉、催化活性高以及稳定性优良的非贵金属催化剂来催化其阴极发生的缓慢的氧还原反应(ORR)以及氧生成反应(OER)非常关键。而柔性电子器件的发展，对锌空气电池催化剂的设计提出了更高的要求。本研究利用静电纺丝技术，构筑了氮掺杂的分级多孔碳纳米纤维作为自支撑电极应用于液态及柔性的一次锌空气电池中，设计了双金属NiCo掺杂的多孔碳纳米纤维作为可充放液态及柔性锌空气电池的阴极催化剂。而针对液态锌空气电池在充放电循环中存在的性能下降现象，分别对锌阳极及电解液进行初步的改性来提高长循环中的充放电稳定性。另外对柔性锌空气电池的水凝胶电解质进行探讨，探究其对电池充放电性能的影响。具体的研究内容如下：
　　（1）利用氧化锌(ZnO)的活化耦合静电纺丝技术，制备了氮掺杂的分级多孔碳纳米纤维催化剂(NPCNFs)作为柔性锌空气电池的自支撑电极。ZnO在纤维表面原位活化，提高了碳缺陷程度，增大了比表面积并提高了边缘吡啶-N的比例。这些要素共同提升了NPCNFs在ORR反应中的催化活性，在0.1 M氢氧化钾溶液中初始电位为0.95 V以及半波电位为0.85 V，优于商业30%Pt/C催化剂。随后组装的液态锌空气电池展现了84.02 mW/cm2的功率密度，在5 mA/cm2下1.22 V的放电电压以及良好的放电稳定性。另外，以NPCNFs为自支撑电极组装的柔性锌空气电池，具备在不同角度弯折下仍能保证稳定放电过程的特点。
　　（2）利用静电纺丝法合成了双金属NiCo负载的聚丙烯腈(PAN)/聚乙烯吡咯烷酮(PVP)混合纳米纤维。双金属掺杂提高了碳的石墨化程度以及吡啶-N和石墨化-N含量，提升了ORR的催化活性及稳定性，而NiCo的氧化物的包覆，对OER的催化活性的提升做出了贡献。 NiCo/CNFs催化剂在OER中10 mA/cm2下的电位为1.68 V，在ORR中的半波电位为0.78 V，展现了良好的双功能催化活性。将NiCo/CNFs应用于可充放液态锌空气电池中， 5 mA/cm2下的首圈充电电压为2.05 V，放电电压为1.15 V，证明其拥有良好的充放电性能。而以NiCo/CNFs为阴极催化剂的柔性锌空气电池在2 mA/cm2能够保持15 h的充放电循环，表明其良好的充放电能力。
　　（3）在工作（2）中的可充放锌空气电池在较长循环中性能衰减并且不稳定。为了改善这一现象，将锌阳极表面进行纳米颗粒化处理，增大了锌与电解液之间的接触面积并改善了接触界面。对电解液改性即在其中加入有机添加剂EDTA来影响Zn在沉积时的电化学行为，减小沉积颗粒。这两种改性都对锌空气电池长循环充放电性能和稳定性有一定的提升作用。另外，对水凝胶电解质的保水率，离子电导率以及电化学稳定性等进行初步探讨，研究其对柔性锌空气电池充放电过程的影响。