丰富氧缺陷MnOx掺杂的碳纳米纤维基锌离子电池阴极材料的制备及性能

• 作者: 闫俊 肖勇 徐晶 陈磊 刘雍
• 来源期刊: 材料工程
• 关键词: 类皮脂腺结构 MnOx@MCNFs 自支撑 电化学沉积 锌离子电池
• 年，卷（期）: 2023,（12）
• 所属期刊栏目: 纳米材料与纳米技术专栏
• 页码范围: 13-24
• 页数: 11页
• 分类号: TS179,TQ152
• 语种: 中文
• DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2021.000755

摘要

可充电水系锌离子电池(ZIBs)由于性能优良、价格低廉、环境友好等优点而被广泛研究，而针对高容量、长循环寿命的ZIBs阴极结构设计成为该领域研究的热点。采用同轴静电纺丝法，以PAN溶液为皮层，含有Mn(NO3)2·xH2O的PAN溶液为芯层制备纳米纤维膜，并对其炭化后得到了一种表面具有类皮脂腺凸起结构的碳纳米纤维(MCNFs)，在其表面电化学沉积MnO2，制得了与电解液具有优良亲和性的MnO2@MCNFs阴极材料。研究表明：设计得到的类皮脂腺结构不仅增大了阴极比表面积，而且在MCNFs基底与电化学沉积的α-MnO2活性物质之间形成铆接效应，加固了界面结合，减少活性物质脱落，降低界面电阻，缩短了电子传导和离子扩散路径。对其电化学性能进行测试，芯层Mn(NO3)2·xH2O含量为3%的阴极在100 mA/g的电流密度下，首周次比容量达581.16 mAh/g；在1 A/g电流密度下循环1000周次后比容量仍大于120 mAh/g，库仑效率保持在99%左右。