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电极材料与静电纺丝

2017-7-18 8:46:21点击:

来源:电纺期刊


多孔碳材料常用作电容器电极材料,商用的电容器一般使用活性碳材料。研究发现碳纳米纤维可用于提高电容器性能。静电纺丝可以制备网状碳纳米纤维,通过控制纳米纤维孔结构、负载离子到纳米碳纤维从而增加形成赝电容,提高电容器的性能。Iijima 等通过静电纺丝制备的聚丙烯腈基碳纳米纤维,在700、750和800℃水蒸气活化后,用作质量分数30%KOH 水溶液的电容器电极材料,700℃活化样品比表面积达到1230m2/g,含有一些微孔,在10 mA /g 的低放电电流密度下容量达到173F/g,800℃活化样品比表面积为850m2/g,含有一些中孔,在1000mA/g 的高电流密度时电容达到120F/g。


静电纺丝制备的碳纳米纤维由于不需要添加导电添加剂和黏结剂,在用作锂离子二次电池阳极材料方面有一定优势,但是由于大部分纤维石墨化程度低,不能像天然石墨一样提供低的不可逆容量。Kim 等将制备的PAN 基碳纳米纤维1000℃热处理后,电流密度30mA/g时,可逆放电容量450mA·h/g,略微高于天然石墨,而不可逆容量高达500mA·h/g。Nan在聚丙烯酸/二甲基乙酰胺前驱体溶液中加入正硅酸乙酯和盐酸,通过静电纺丝制备出含有SiO2的碳纳米纤维,使用氢氟酸去除掉SiO2纳米粒子,得到的纤维比表面积达到950m2/g,用作锂离子二次电池阳极材料时首次循环容量达到730mA·h /g。Joshi 等尝试了将碳纳米纤维膜作为染料敏化太阳电池的对电极,虽然碳纳米纤维相对铂(Pt)对电极成本较低,但是,碳纳米纤维为对电极组装的电池效率相对较低,但提出制备更薄的,孔洞更多的碳纳米纤维膜会降低电池总电阻,提高电池效率。



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