第３１卷第５期２０２３年９月现代纺织技术ＡｄｖａｎｃｅｄＴｅｘｔｉｌｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＶｏｌ.３１ꎬＮｏ.５Ｓｅｐ.２０２３ＤＯＩ:１０.１９３９８∕ｊ.ａｔｔ.２０２３０３０３８Ｃ＠ＭｎＯ２复合纳米纤维阴极的制备及在Ｚｎ２＋电池中的应用方雪松ａꎬ熊杰ｂꎬ宋立新ｂ(浙江理工大学ꎬａ.材料科学与工程学院ꎻｂ.纺织科学与工程学院(国际丝绸学院)ꎬ杭州３１００１８)摘要:为解决ＭｎＯ２在锌离子电池充放电中导电性差的问题ꎬ将ＭｎＯ２与碳纳米纤维复合以提高ＭｎＯ２的导电性ꎬ通过微观核壳结构的设计改善ＭｎＯ２充放电过程中的溶解问题ꎮ以静电纺丝和退火相结合的方法成功制备了碳纳米纤维ꎬ采用湿化学方法和水热法使ＫＭｎＯ４在碳纳米纤维的表面还原为ＭｎＯ２ꎮＸＲＤ证实了α￣ＭｎＯ２和β￣ＭｎＯ２的存在且无杂质产生ꎬＳＥＭ照片显示成功制备了核壳结构的Ｃ＠ＭｎＯ２复合纳米纤维ꎮ电化学测试结果表明在０.１Ａ∕ｇ恒流充放电下ꎬ循环１００次仍有８３％的容量保持率ꎬ且可提供１６３.８９ｍＡｈ∕ｇ的可观比容量ꎮ该长循环性能得益于碳纳米纤维与ＭｎＯ２的协同作用ꎬ导电性的碳纳米纤维作为骨架促进了电子转移动力学ꎬ而ＭｎＯ２纳米片提高了活性材料与电解液的接触面积ꎬ促进了Ｚｎ２＋扩散ꎮ此外ꎬＭｎＯ２与碳纳米纤维紧密连接在一起ꎬ形成了完整均一的结构也最大程度地改善了ＭｎＯ２在充放电过程中的体积变化与溶解问题ꎮ关键词:二氧化锰ꎻ碳纳米纤维ꎻ锌离子电池ꎻ水热法ꎻ阴极中图分类号:ＴＢ３８３.１文献标志码:Ａ文章编号:１００９￣２６５Ｘ(２０２３)０５￣００４１￣０８收稿日期:２０２３０３２０网络首发日期:２０２３０５２６基金项目:浙江理工大学研究生培养基金项目(２０２１)作者简介:方雪松(１９９７—)ꎬ男ꎬ辽宁朝阳人ꎬ主要从事锌离子电池正极材料方面的研究ꎮ通信作者:熊杰ꎬＥ￣ｍａｉｌ:ｊｘｉｏｎｇ＠ｚｓｔｕ.ｅｄｕ.ｃｎ现代经济社会和工业文明见证了对电力能源日益增长的需求ꎬ预计到２０５０年电力需求将翻一番ꎬ追求和利用廉价可靠的电力能源是最终目标[１]ꎮ步入２１世纪ꎬ随着工业化进程的不断加快ꎬ能源和环境问题与社会发展和人类生存密切相关ꎮ面对世界范围内不可再生能源的过度消耗和严重的环境污染问题ꎬ人类对清洁能源的渴求愈发严重[２￣３]ꎮ近年来ꎬ虽然电能储能设备的开发与研究取得了不小的进展与突破ꎬ但在日益增加的新能源需求的推动下ꎬ开发可再生、安全高效能源迫在...
