锡/碳纳米纤维锂电负极材料形貌结构再造及其机制

为改善锡/碳(Sn/C)纳米纤维形貌结构并使其获得优异的锂电性能,采用醋酸锡为前驱体,聚丙烯腈为碳源,通过静电纺丝技术制备了Sn/C前驱体纳米纤维,并通过不同顺序的炭化工艺和深冷处理工艺对Sn/C前驱体纳米纤维进行形貌再造,制备了具有多孔结构与皮芯结构的Sn/C纳米纤维,最后通过形貌表征、比表面积以及晶型结构测试了纳米纤维的结构和性能。结果表明:Sn/C纳米纤维的多孔和特殊形貌的碳包覆结构,有效防止了Sn颗粒的团聚,缓解了充放电时电极材料的体积膨胀,同时减少了容量损失,增强了电极材料的导电性和结构稳定性;经过先深冷处理再炭化处理,具有多孔结构的Sn/C纳米纤维表现出最稳定的电化学性能,循环100圈后的质量比容量保持率高达93.9%。     

深冷处理对锡锑/碳纳米纤维的形貌再造及其机制

为改善锡锑/碳纳米纤维性能,利用深冷处理作为热补偿方式对锡锑/碳纳米纤维进行形貌再造。通过调节深冷与炭化处理的顺序,比较处理顺序的不同对该材料的形貌变化影响,并结合对该材料的晶型结构和含碳量的分析探究其形貌再造机制。结果表明：首先对静电纺锡锑/碳纳米纤维前驱体进行炭化得到锡锑/碳纳米纤维再进行深冷处理,其形貌具有皮芯结构;而如先对静电纺锡锑/碳纳米纤维前驱体进行深冷处理再进行炭化得到的锡锑/碳纳米纤维,其锡锑合金在纳米纤维中的分布则表现出更不均匀性;深冷处理后得到的纳米纤维中的碳含量均有增加;结合其晶型结构分析认为,深冷处理对锡锑/碳纳米纤维的形貌再造归因于该处理技术的晶粒细化作用。     

碳纳米纤维负极材料制备及其电化学性能

为了获得性能优异的碳纳米纤维负极材料并对材料的碳化工艺进行探讨,利用静电纺丝技术和高温碳化制备一维碳纳米纤维负极材料。对获得的碳纳米纤维的形貌、化学成分结构及电化学性能进行测试分析,得到优化的预氧化和碳化条件。结果表明:在预氧化条件为250℃、120 min,碳化条件为800℃、120 min条件下制得的碳纳米纤维具有较好的形貌特征及化学性能,平均直径为190 nm,此时碳结构更加有序,碳含量达到73.7%。通过组装锂离子电池测试电池充放电性能,得到在100 mA/g的电流密度下,放电比容量达到568.4 mAh/g,经过100圈循环后容量保持率达77.3%。     

皮芯结构Sn/C包覆碳杂化纳米纤维的制备及其在锂离子负极材料中的应用

用同轴静电纺丝技术成功制备了以碳作为纤维骨架,锡在碳中随机分布并包覆在碳外层的皮芯结构纳米纤维。利用经典静电纺丝纤维直径预测理论,通过调整皮芯层纺丝速度比制备了不同比例皮芯纤维直径的纳米纤维,并将其应用于锂离子负极材料中。采用投射电子显微镜观察了皮芯结构的纤维形貌;利用X射线衍射仪表证了纤维的晶型结构,特别分析了该材料的电化学性能。结果表明:通过纺丝速度比的调节成功获得了不同直径比的皮芯结构纤维;当碳化温度达到800℃时,形成了锡、无定形碳共存的晶型结构;特别是使用纺丝速度比为1∶1时,锂离子电池的循环稳定性最好,循环50圈后,容量保持率达到69%。     

锡/碳纳米纤维负极材料的结构变化对其锂电电化学性能的影响

为提高锡基负极材料的锂电性能,分别使用深冷处理作为热补偿方式以及同轴静电纺丝技术成功构建了具有皮芯结构的锡/碳纳米纤维。从形貌和结构方面分析了不同构建方式对皮芯结构锡/碳纳米纤维的影响,并进行锂电性能分析。结果表明:不同构建方式形成了碳层厚度各异的皮芯结构,并且发现使用同轴静电纺丝获得的锡/碳纳米纤维中存在锡与二氧化锡晶型结构共存的现象。依据纳米纤维的制孔原理,获得了深冷处理的锡/碳纳米纤维表现出优异的孔隙结构(BET为89.3 m~2/g)及79%的锂电容量保持率(50圈)的作用机理。     

石墨烯/硅负极材料的制备及其电化学性能分析

为有效解决硅基材料的体积效应和导电性弱等问题,可利用石墨烯和亚微米硅进行还原复合与机械混合,制备石墨烯/硅复合电池负极材料。基于此,文章列举了石墨烯/硅负极材料的制备实验流程,并分析了不同还原方式对石墨烯/硅电化学性能的影响,以供参考。     

Si/TiO2复合碳纳米纤维的制备及其性能

为改善硅/碳纳米纤维的形貌结构并提升其储能性能,将球磨均匀的Si/TiO2粉末和聚丙烯腈(PAN)通过静电纺丝制得Si/TiO2/PAN纳米纤维膜,然后分别在氩气和氢气氛围中炭化得到Si/TiO2复合碳纳米纤维;优化了Si与TiO2的最佳配比与最适炭化温度,分析了纤维形貌、分子结构、元素分布对复合碳纳米纤维储能性能的影...     

自支撑聚吡咙基碳纤维负极材料的制备及其电化学性能

为探究聚吡咙基碳纤维作为自支撑负极材料的电化学性能,将聚羧酸铵盐(PCAAS)和不同质量分数的聚氧乙烯(PEO)混合溶液通过静电纺丝技术制备成前驱体纳米纤维,在500 ℃下亚胺化、环化形成聚吡咙(BBB)纤维,800 ℃下炭化形成聚吡咙基碳纤维(BCF),将BCF作为负极材料装配成锂离子电池,探究不同质量分数PEO对BCF形貌结构和电化学性能的影响。结果表明:当PEO质量分数为6%时,前驱体纳米纤维表面光滑且直径均匀,炭化后的BCF直径减小了24.2%;聚吡咙作为芳杂环聚合物有密集的碳链,经炭化后含碳量高达97.5%;且咪唑和吡咯的残留N导致较多无序碳的产生,N上的孤对电子作为载体促进电子迁移,并为Li⁺提供了更多活性位点;在恒流充放电循环中,50 mA/g的电流密度下循环100圈后仍具有422.3 mA·h/g的放电比容量。     

碳包覆锡锑合金纳米纤维的制备及应用

以氧化锡锑纳米颗粒(Sn0.92Sb0.08O2.04)为前驱体,葡萄糖为碳源,用水热合成法制备碳包覆锡锑合金,然后采用静电纺丝技术制备碳包覆Sn Sb/C纳米纤维。应用透射电子显微镜、扫描电子显微镜对碳包覆锡锑合金纳米颗粒及纤维的形貌进行表征,利用X射线衍射仪分析了碳包覆锡锑合金混合纳米纤维的晶型结构。研究了碳包覆Sn Sb/C纳米纤维作为一种高容量锂离子电池负极材料的电化学性能。结果表明,成功制备了碳包覆锡锑合金纳米纤维;随着纳米纤维中碳包覆锡锑合金含量的增加,制备的负极材料具有较高的可逆容量及较好的循环性能。     

静电纺SF/PEG共混纳米纤维的形态结构与热性能

以六氟异丙醇(HFIP)为溶剂,通过静电纺丝制得不同比例的丝素/聚乙二醇(SF/PEG)共混纤维,并通过SEM、FT-IR、XRD、DSC,研究其形态特征、分子结构和热性能.结果表明,共混纤维直径在250～700 nm,且随PEG含量的增大而变细;低分子量PEG的加入影响了SF的二级结构;共混纤维中存在2个相分离的结晶...     

锂离子电池液态GaSn自修复负极材料的制备及其电化学性能

为解决目前锂离子电池负极材料固有的体积膨胀问题,使用室温下呈液态的镓锡(GaSn)合金作为锂离子电池负极材料,通过静电纺丝法将液态GaSn合金束缚在纳米纤维内部以及纳米纤维的网络状结构中间,并组装成锂离子电池,对其结构和性能进行表征与分析.结果表明:液态GaSn合金可均匀地分散在碳纳米纤维中,同时GaSn合金由于超声空...     

静电纺聚合物复合金属有机框架功能纳米纤维膜的研究进展

为促进金属有机框架材料在静电纺丝领域的应用,分析了静电纺功能性纳米纤维膜的应用背景和金属有机框架的特点,介绍了金属有机框架与静电纺丝膜结合的可行性,并综述了聚合物复合金属有机框架功能纳米纤维膜的制备方法、发展进程和最新研究进展。对静电纺聚合物复合金属有机框架功能纳米纤维膜在水环境处理、锂电池隔膜、药物输送、气体分离等应用领域进行分类和讨论。概述了近年来聚合物复合金属有机框架功能纳米纤维膜的发展潜力和面临的问题。最后提出:金属有机框架与静电纺丝膜结合是一种可行的技术,对金属有机框架进行功能改性、设计温和的合成方法、增加其使用耐久性、安全性等将是未来的发展方向。     

复合锂离子电池隔膜的制备及其电化学性能

为获得性能较好的锂离子电池隔膜,首先制备了单层静电纺聚偏氟乙烯六氟丙烯（P（VDF-HFP））纳米纤维,然后利用静电喷雾技术将Al2O3和ZrO2颗粒分散液均匀喷洒在其表面,再接收一层静电纺P（VDF-HFP）纳米纤维,制备出具有3层结构的有机/无机复合锂离子电池隔膜。同时制备了单层静电纺P（VDF-HFP）纳米纤维膜作为对比膜。考察了复合膜和对比膜的表面形貌、透气性、吸液率和热稳定性等物理性能,以及室温离子电导率、电化学稳定性和电池的循环充放电性能等电化学性能。结果表明：该复合膜的Gurley值为0.117S/(100mL?cm²),热收缩率为2.25%,吸液率为420%;室温下离子电导率为2.31mS/cm,电化学稳定窗口为5.4V,所制备电池首次放电比容量为138.6mA?h/g;在中间层添加纳米颗粒后,复合膜的透气性下降而其他指标均获得提升,综合性能优于相同条件下制备的单层静电纺隔膜     

电化学沉积锌电池MnOx/碳纳米纤维膜自支撑正极的制备及其电化学特性

为开发性能优越、制备工艺简单的可充电锌离子电池(ZIBs)正极材料,以静电纺纳米纤维膜为前驱体,经预氧化和高温炭化制备了碳纳米纤维膜(CNFs),并以CNFs为基底,结合电化学沉积法制备了具有皮芯结构的MnO_x/CNFs复合材料。探讨了不同电化学沉积时间对MnO_x/CNFs复合材料表面形貌、结构以及ZIBs循环充放稳定性和倍率性能等电化学性能的影响。结果表明:电化学沉积法使MnO_x活性材料与CNFs基底间界良好结合,减少了活性材料脱附,提高了二者的界面离子和电子传输能力;以沉积2 h的MnO_x/CNFs作为正极时,ZIBs在0.1 A/g电流密度下的比容量可达647.9 mA·h/g,且在0.5 A/g电流密度下循环充放电500次后仍能保持221.8 mA·h/g的比容量;经2 A/g电流密度循环充放电后在0.1 A/g电流密度下仍能恢复至初始比容量的94%,具有较好倍率性能。     

纤维材料在柔性可穿戴锌电池中的应用进展

为促进安全、低成本锌离子电池在柔性储能装置中的应用,以纤维材料基锌离子电池为研究对象,首先明晰了充放电过程中锌负极氧化反应及过渡金属氧化物或氧正极还原反应机制;其次探索了碳纤维、碳纳米纤维、碳纳米管纱线、金属纤维以及其他无机纤维等纤维材料,在柔性锌电池正极、负极和电解质等领域的应用研究现状,分析并类比了不同制备工艺、微结构、改性方式等对纤维基柔性电池电化学特性的调控效果,明确了影响其性能优劣的主要参数;最后提出纤维材料的结构有序化设计对于提升电池电化学性能具有显著效果,强调了天然纤维基电极材料广阔的发展前景。研究对于加速智能服装的产业化应用,助力“碳达峰、碳中和”愿景的早日实现具有积极的推动意义。     

锂离子电池层状氧化锂锰的合成及掺杂改性研究进展

介绍了LiMnO2的结构，综述了锂离子电池层状氧化锂锰以及掺杂LiMnO2的制备方法、电化学性能等方面的研究现状，并指出，寻找稳定又方便的合成层状氧化锰锂的方法和进行氧化锂锰的掺杂将是其未来的主要研究方向。