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：材料工程, 2022, 50(12): 25-34.

• 类皮脂腺结构
• MnOx@MCNFs
• 自支撑
• 电化学沉积
• 锌离子电池

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。

• 单位
  天津工业大学; 山东非金属材料研究所