碳纳米纤维表面网络修饰及其锌离子电池应用

可充电水系锌锰电池以高安全、低成本和对环境友好的特性在大规模储能领域有广泛的应用前景,但由于锰氧化合物自身导电差且在电池充放电过程中发生歧化反应在水中溶解,导致电池容量低、循环稳定性差.本文采用双针头对纺静电纺丝技术,结合预氧化、高温退火工艺,通过掺杂碳纳米管(CNTs)和导电炭黑(Super-P)对碳纳米纤维表面进行修饰,制备出具有凸起结构和导电网络的碳纳米纤维(CSCNFs)复合材料,再结合电化学沉积工艺,在纤维表面负载α-MnO2活性物质制备得到MnO2@CSCNFs阴极.其中,CNTs和Super-P协同构建了具有节点结构的导电网络通道,实现高效电子-离子协同传输.以MnO2@CSCNFs为阴极的电化学性能得到明显改善,初始容量达到784.8 mA·h·g?1,100圈循环后仍保持500 mA·h·g?1的放电比容量,2 A·g?1的大电流密度下仍保持290.8 mA·h·g?1的放电比容量,且当电流密度恢复到0.1 A·g?1时容量回复率高达96.33％.