电纺纤维在超级电容器中的应用

对高性能超级电容器不断增长的需求促进了电极隔膜和电极材料的快速发展。静电纺丝法制备的纳米纤维具有较高的孔隙率、较好电化学活性、较大的表面积以及良好的结构稳定性等优点,已被广泛应用于超级电容器的隔膜和电极材料。本文简要综述了近年来电纺纳米纤维在超级电容器用隔膜和电极材料的研究进展;着重讨论了通过静电纺丝和其他后处理方法制备的碳基纳米纤维、碳基复合纳米纤维、导电聚合物基复合纳米纤维和金属氧化物纳米纤维等用于超级电容器的电极材料。研究表明,多孔结构的构建、活化处理以及杂原子掺杂可以提高碳纳米纤维的比表面积、电化学活性、润湿性和石墨化程度,从而增强其电化学性能。此外,通过共混、化学沉积和电化学沉积等方法,将碳纳米纤维与金属氧化物、导电聚合物结合,可以改善其电容、倍率性能和循环稳定性。最后,提出上述研究中存在的问题,并对未来静电纺丝纳米纤维材料在超级电容器的发展前景进行了展望。     

静电纺纳米纤维基超级电容器无粘合剂电极材料的研究进展

对高性能超级电容器不断增长的需求促进了无粘合剂电极材料的快速发展。静电纺纳米纤维由于具有良好的柔性、大比表面积、高孔隙率、容易制备等优点引起了研究者们的强烈关注。本文综述了静电纺纳米纤维基无粘合剂电极材料在超级电容器领域的研究进展,阐述了不同材料的设计制备过程和提升电化学性能的诸多方法,并指明了静电纺纳米纤维基超级电容器无粘合剂电极材料的发展机遇与挑战,为性能优异的无粘合剂超级电容器电极材料的进一步开发与应用拓宽了思路。     

静电纺丝技术在二次电池和电催化领域的应用进展

静电纺丝技术是一种简单、高效制备一维纳米纤维的方法,其制备的纳米纤维一般经过后期热处理得到含碳复合物,具有操作简单、方法可控、产量可观等优点,得到的材料具有良好的导电性和快速的电子、离子传输路径,因此可用来广泛制备电极及催化材料.基于此,静电纺丝技术在二次电池(如锂/钠离子电池)和电催化领域有着广泛的应用.本综述不仅介绍了静电纺丝技术的原理,并且总结了其在纳米电极材料及催化领域的优势和标志性成果,并针对相关领域的问题进行了合理的探讨.此外,本文简要总结了现有的发展进程并指出了未来的发展方向,可对静电纺丝技术在先进能源材料的设计与制备上提供指导.     

静电纺丝制备碳纳米管基复合纳米纤维的研究进展

碳纳米管(CNTs)作为增强材料与聚合物复合制成纳米纤维,有助于提高纳米纤维性能,扩展其应用领域。本文综述了近年来国内外静电纺丝制备CNTs基复合纳米纤维的研究现状,重点介绍了CNTs/PAN复合纳米纤维、CNTs/PANI/PEO复合纳米纤维、CNTs/PVA复合纳米纤维、CNTs/PA复合纳米纤维、CNTs/TiO2复合纳米纤维的研究进展及其在纳米传感器、电磁干扰、超级电容器、染料敏化太阳能电池(DSSCs)、组织工程支架、药物控制释放等方面的应用潜力,展望了CNTs基复合纳米纤维的发展前景。     

纳米材料在超级电容器领域的有效设计与可控合成

伴随着电化学储能器件在便携式电子产品、混合动力电动汽车及大型工业规模的电力和能源管理中的应用,设计合成出结构新颖、性能优越的先进纳米电极材料显得至关重要.作为电化学储能器件中的重要一员,超级电容器以其功率密度高、循环寿命长等特点越来越受到人们的广泛关注,而电极材料的组成及结构是其性能高低的决定性因素.本文结合本科研团队近几年来的研究工作,综述了有关超级电容器纳米电极材料的设计与可控合成及其前沿研究进展.     

静电纺丝制备石墨烯基复合纳米纤维研究进展

在静电纺丝纳米纤维中加入纳米填料——石墨烯(G),有助于提高纳米纤维的性能,扩展其应用领域。本文综述了近年来国内外静电纺丝制备石墨烯基复合纳米纤维的研究现状,重点介绍了石墨烯与聚酰胺(PA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯腈(PAN)、二氧化钛(TiO2)等复合纳米纤维制备的研究进展及其在光催化剂、超级电容器、染料敏化太阳能电池(DSSCs)、传感器、生物医学等方面的应用潜力,展望了石墨烯基复合纳米纤维的发展前景。     

石墨烯基纤维电容器的可控制备及应用

超级电容器又名电化学电容器,是一种绿色储能器件。 超级电容器的研究,从根本上讲是寻找比表面积大且可以被充分利用的电极材料。 石墨烯作为sp²杂化碳质材料的基元单位,具有独特的二维结构和优异的物化特性,使得其在超级电容器领域具有巨大的应用潜力,其中石墨烯纤维超级电容器受到了研究工作者越来越广泛的关注。 本文通过对一维石墨烯纤维的自组装以及与制备材料的共组装来作为超级电容器的电极材料,对其可控制备进行了系统的归纳和总结,可控构建独特的电极材料,使其性能得以优化,组装出高性能的超级电容器,并对相关领域的发展趋势做了展望。     

双钙钛矿La2CoNiO6无机纳米纤维的制备及超级电容器性能

以聚乙烯吡咯烷酮/硝酸镧-乙酸钴-乙酸镍(PVP/LCN)为前驱体, 采用静电纺丝法, 经预氧化、碳化, 制得双钙钛矿La₂CoNiO₆无机纳米纤维超级电容器电极材料. 利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对其形貌和结构进行表征. 结果表明, 纤维由菱形结构的La₂CoNiO₆纳米颗粒相互连接而成, 呈链状空间网状结构. 循环伏安(CV)、恒流充放电(CP)和循环寿命测试表明, La₂CoNiO₆纳米纤维电极材料在三电极体系中, 电流密度为0.25 A·g^-1时, 比电容值达335.0 F·g^-1; 在对称型双电极体系中, 电流密度为0.25 A·g^-1时, 比电容值可达到129.1 F·g^-1,表现出良好的电容性能.     

石墨烯/聚吡咯纳米纤维超级电容器电极材料的制备及其电化学性能

超级电容器因其具有较高的循环稳定性和较好的能量密度而成为储能器件中的研究热点,其电极材料及制备方法是决定超级电容器电化学性能的关键因素。 本文以聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物(P123)为软模板,通过一步原位聚合法成功地制备了石墨烯/聚吡咯纳米纤维(GR/PPy NF)复合超级电容器电极材料。 通过X射线衍射(XRD),X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)和傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)等对复合材料的结构和形态进行了系统的表征。 利用电化学方法对GR/PPy NF复合电极材料的电化学性能进行了系统的分析。 结果表明,在电流密度0.5 A/g下,纳米复合材料的比电容量高达969.5 F/g,在充放电600圈之后,仍可保留初始比电容的88%,展示了良好的电容性能及循环稳定性。 GR/PPy NF制备简单,性能优异,是一种很有前途的能量转换/存储材料。     

超级电容器炭电极材料的研究

炭电极材料是超级电容器的核心,该领域的研究近年来相当活跃,活性炭粉、活性炭纤维、碳凝胶、碳纳米管、玻态炭、模板炭、碳化物衍生炭、石墨烯等各种多孔炭材料用作超级电容器电极材料的研究都有报道.本文概述了我们近年来在超级电容器炭电极材料方面的研究工作,主要介绍了强碱化学活化制备活性炭电极材料、纳米CaCO3模板法制备介孔炭电...     

超级电容器电极材料MnO_2纳米棒的制备及其电化学性能(英文)

以洋葱碳为还原剂,KMnO4为氧化剂,稀硫酸溶液为溶剂,采用水热法一步制备MnO2纳米棒.利用X射线衍射仪和透射电子显微镜分析了MnO2纳米棒的物相、结构、形貌;将MnO2纳米棒作为电极材料组装了超级电容器,采用电池测试系统测定了超级电容器的电化学性能.结果表明,所得到的产物为α-MnO2,其直径为5~10nm,长度为50~100nm;以MnO2纳米棒作为电极材料组装的超级电容器具有较高的比容量和稳定性,有望在超级电容器的研究和应用中得到推广.     

导电聚合物超级电容器电极材料*

导电聚合物（聚苯胺,聚吡咯,聚噻吩）作为超级电容器电极材料的研究引起了人们广泛的兴趣,该类材料制备的超级电容器具有成本低、容量高、充放电时间短、环境友好和安全性高等优点。本文综述了近年来基于导电聚合物及其与无机材料（碳材料/金属氧化物材料）复合所得电极材料在超级电容器中的应用进展,指出具有纳米结构导电聚合物材料及导电聚合物与无机纳米材料的复合是超级电容器电极材料研究的重要发展方向。     

聚合物的静电纺丝

静电纺丝法是聚合物溶液或熔体在静电作用下进行喷射拉伸而获得纳米级纤维的纺丝方法.由纳米纤维制得的无纺布,具有孔隙率高、比表面积大、纤维精细程度与均一性高、长径比大等优点,从而赋予了静电纺丝纤维广泛的应用前景,它已在国内外引起了广泛的关注.本文介绍了静电纺丝的装置、基本原理及静电纺丝制备纳米纤维的研究进展,同时也叙述了其在各个领域的应用,最后展望了静电纺丝制备纳米纤维的发展方向及前景.     

二维纳米片层孔洞化策略及组装材料在超级电容器中的应用

功率密度高、倍率性能优异和循环性能好等特性使得超级电容器在储能领域显示了巨大的应用前景。尽管二维层状材料剥离形成的纳米片层不仅可为电化学反应提供独特的纳米级反应空间,而且由其组装的层状纳米电极材料具有化学和结构上的氧化还原可逆性及纳米片层水平方向上离子或电子快速传输通道。但是,纳米片层组装电极材料在纳米片层垂直方向上离子或电子传输存在障碍,对于超级电容器功率密度和能量密度的提高及实现快速能量储存非常不利。因此,如何通过改善离子或电子的快速传输,实现超级电容器大功率密度下的高能量密度是超级电容器电极材料发展的方向之一。本文主要综述了二维层状材料剥离成纳米片层,纳米片层孔洞化策略及组装孔洞化材料在超级电容器电极材料中的应用。纳米层孔洞化技术是改善层状电极材料在纳米片层垂直方向离子或电子传输的有效手段,为实现高比电容下的高倍率性能超级电容器电极材料制备提供了方法学。最后,对开发大功率密度下的高能量密度超级电容器电极材料提出了展望。     

静电纺丝技术在新能源电池中应用的研究进展

简要介绍了五种新能源电池和静电纺丝技术,综述了静电纺丝技术用于锂电池的正负极材料和燃料电池电极材料的现状,以及应用静电纺丝技术制备电极隔膜材料。静电纺丝制备纳米纤维具有直径小、比表面积大、孔隙率高等特点,用于正负电极和隔膜材料将大大提高电池的比容量、充放电速率和充放电电流,从而提高电池的蓄电能力、循环性能、离子导电性、力学稳定性和化学稳定性。最后总结了静电纺丝技术产业化需要解决的问题,并展望了在新能源电池中的进一步应用。     

静电纺丝技术在锂离子动力电池中的应用

锂离子动力电池,作为动力源,要求其具有较高的比容量、倍率性能、热稳定性及优异的循环性能。静电纺丝技术是一种新型纳米纤维制备技术,因其制备的纳米纤维膜具有比表面积大和孔隙率高等特点,近年来在锂离子电池领域得到了广泛应用,有望成为大幅改善锂离子动力电池性能的关键技术。基于锂离子动力电池的特性,当前静电纺丝技术主要用于制备高孔隙率的纳米纤维膜、高分子共混膜及无机-高分子复合膜等隔膜材料以提高隔膜的机械性能和热稳定性;此外,静电纺丝技术还被用于改善磷酸铁锂等聚阴离子型正极材料及石墨负极材料的电化学性能。本文还针对上述研究中存在的问题,提出了未来静电纺丝技术在锂离子动力电池中应用的可改进的研究方案。     

静电纺丝法制备煤基纳米碳纤维及其在超级电容器中的应用

以氧化处理的新疆库车原煤、聚丙烯腈(PAN)和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为原料,通过静电纺丝法制备了直径均匀的煤基纳米碳纤维前驱体,经高温碳化、CO2活化得到煤基超级电容器电极材料.使用X射线能谱仪、物理吸附仪、扫描电子显微镜、红外光谱仪和热分析仪等对前驱体及产物进行了表征.结果表明,原煤经过高锰酸钾氧化处理后,部分连接大分子的烷基链被打断,含氧基团明显增多,使原煤在DMF中的溶解度大幅提高.电化学测试结果表明,在电流密度为1 A/g时,煤基活化碳纤维的比电容为259.7F/g,在1000次循环充放电后比电容仍然保持99.2%.     

静电纺丝制备醋酸纤维素复合纳米纤维的研究进展

静电纺丝技术就是通过带电聚合物溶液或熔体的喷射来制备纳米纤维,是一种制备纳米纤维材料简单有效的技术。醋酸纤维素(CA)易溶于有机溶剂,常作为纤维素的替代材料应用于静电纺丝领域。本文总结了近年来国内外采用静电纺丝技术制备CA复合纳米纤维的研究新进展,重点介绍了CA/CNTs复合纳米纤维、CA/金属粒子复合纳米纤维、CA/金属氧化物复合纳米纤维、CA基载药复合纳米纤维、CA/PAN复合纳米纤维、CA/PVA复合纳米纤维、CA/CS复合纳米纤维等CA复合纳米纤维的研究进展以及潜在的应用领域。     

静电纺氧化锰复合碳纳米纤维柔性膜的电化学性能

采用一步法静电纺丝技术制备了具有超亲水特性的氧化锰/碳纳米纤维(MnO_x/CNFs)复合柔性膜电极材料,并通过X射线衍射、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等对复合材料进行了表征.电化学性能测试结果表明,复合材料的电容性能优于单一材料,醋酸锰质量分数为40%时制得的复合纳米纤维电极(MC-4)在1 A/g电流密度下,于2 mol/L KOH电解液中的比电容高达1112.5 F/g,10 A/g电流密度下循环3000次比容量保持在93.4%,具有很好的稳定性.MnO_x/CNFs复合材料电化学性能增强一方面是由于三维超亲水纤维膜结构有利于电解液的快速浸润渗透,从而极大缩短了传输到材料基质的有效路径;另一方面是由于碳和MnO_x的协同效应,包裹在MnO_x粒子周围的碳层避免了MnO_x在充放电过程中的体积膨胀效应,这2种叠加机制促进了电化学性能的提升.     

胶原蛋白静电纺丝纳米纤维研究进展

由于胶原蛋白静电纺丝纳米纤维具有胶原蛋白的生物活性以及纳米结构材料的优异性能,其在生物医学领域的研究和应用开发取得了非常大的进展。本文首先综述了胶原蛋白静电纺丝纳米纤维的研究现状,讨论了胶原蛋白静电纺丝纳米纤维在组织工程、止血及伤口愈合、载药和防粘连等生物医学领域的应用,最后针对胶原蛋白静电纺丝纳米纤维存在的问题及其未来的发展方向进行了展望。