出众点:

  • 用静电纺丝技术制备硅/石墨/二氧化钛复合纳米纤维。
  • 稳定的二氧化钛壳有助于增强这些电极的循环性能。
  • 这些纳米纤维作为锂离子电池阳极显示出显示出优越的电化学性能。
  • 55次循环之后可以保持94%的初始比容量(720 mAh/g)。

摘要:

本文通过简易静电纺丝技术结合溶胶凝胶化学制备硅//二氧化钛复合纳米纤维,评估了在锂离子电池中作为阳极材料的硅//二氧化钛复合纳米纤维的电化学性能。制备的纳米纤维用扫描电子显微镜镜,能量色散谱,X射线粉末衍射和热重分析仪表征以确定其形貌特征,相型,结晶度和组分。当放电量在0.1 C,金红石相型的氧化钛纳米纤维表现出相对相对较低的重量比容量为83 mAh/g。与此相反的是,复合纤维表现出相对较高的重量比容量。当硅碳质量比是0.217时,比容量能达到720 mAh/g, 55次循环之后可以保持94%的初始比容量。微米硅材料增强的循环稳定性归功于结构稳定的二氧化钛的空间限制。本研究的这些发现可以为未来的锂离子电池电极发展提供有益的指导。

文章来源:Qingliu Wu, Toan Tran, Wenquan Lu, Ji Wu. “Electrospun silicon/carbon/titanium oxide composite nanofibers for lithium ion batteries”. Journal of Power Sources, 258 (2014) 39-45.

出众点:

  • 制备了一维的碳氧化硅/碳复合纳米纤维。
  • 碳氧化硅阳极中引入碳晶格可以增加单体碳的数量。
  • 80次循环之后碳氧化硅/碳阳极的容量比硅/碳阳极高70%

摘要:

用静电纺丝和随后的热处理技术制备一维的碳氧化硅/碳复合纳米纤维。碳氧化硅阳极中引入碳晶格是在循环中容纳大体积变化和增加单体碳数量的有效方法,它有助于改善可逆容量。这些碳氧化硅/碳复合纳米纤维可以形成不需要依靠支撑物导电膜,这些导电膜可以直接用于不需要添加碳黑或者聚合物粘合剂的电池电极。结果显示经过80次循环,碳氧化硅/碳复合纳米纤维阳极的放电容量比硅/碳纳米纤维阳极高70%,并且比那些石墨做的商业化生产的阳极多出1.5倍。因此,本文论证了一维的碳氧化硅/碳纳米纤维是很有前景的大容量和有良好循环稳定性的阳极材料。

文章来源:Ying Li, Yi Hu, Yao Lu, Shu Zhang, Guanjie Xu, Kun Fu, Shuli Li, Chen Chen, Lan Zhou, Xin Xia, Xiangwu Zhang. “One-dimensional SiOC/C composite nanofibers as binder-free anodes for lithium-ion batteries”. Journal of Power Sources, 254 (2014) 33-38.

出众点:

  • 纳米纤维网络催化结构用于直接式甲醇燃料电池阳极。
  • 纳米纤维网络催化结构的使用会导致催化剂使用效率的大量增加。
  • 减少了55%的阳极催化剂加载量的直接式甲醇燃料电池呈现出可以比较的性能特征。

摘要:

一种新型膜电极装置,应用被动直接式甲醇燃料电池的阳极纳米纤维网络催化层结构,导致电池的贵金属催化剂加载明显降低。当纳米纤维网络催化层铂铷(11)载荷是1.0 mg/cm2,最大的功率密度是33.0 - 1.9 mW/cm2,它是比传统的膜电极装置2.0 mg/cm2的铂铷载荷高一点。电化学测试显示与传统的膜电极装置相比,此纳米纤维网络催化层显示出催化剂使用率增长和阳极电荷转移电阻降低。改善的新型膜电极装置特征是因为阳极纳米纤维网络结构的形成。这个研究有降低质子交换燃料电池贵金属催化剂用量的前景。

文章来源:Peng Chen, Huijuan Wu, Ting Yuan, Zhiqing Zou, Haifeng Zhang, Junwei Zheng, Hui Yang. “Electronspun nanofiber network anode for a passive direct methanol fuel cell”. Journal of Power Sources, 255 (2014) 70-75.

出众点:

  • 用静电纺丝结合焙烧的方法制备二氧化钛纳米纤维和碳纳米纤维。
  • 掺杂和特殊热处理有助于改善二氧化钛纳米纤维的电导率。
  • 研究了用于聚合物电解质膜燃料电池电化学催化剂支撑材料的铂加载的二氧化钛纳米纤维和碳纳米纤维。
  • /钛纳米纤维比铂/碳纳米纤维具有更好的电化学稳定性。

摘要:

本文研究了电纺碳纳米纤维和掺杂铌元素的二氧化钛纳米纤维作为电化学催化剂支撑材料用于聚合物电解质膜燃料电池。确定了钛纳米纤维最佳的铌掺杂量,优化的热处理的氧化钛纤维可以满足表面积和电导率要求。高浓度的表面钛离子和铌离子(和氧空位)表征了最佳的导电材料。使用微波多元醇方法可以将平均直径2.3纳米的铂纳米颗粒加载在10 at%的铌掺杂的二氧化钛上。在电压循环到1.2伏后铂支撑的钛纳米纤维(73%)比铂支撑的碳纳米纤维保留了更强的电化学表面活性,在1000伏安循环后只有8%的最初的电化学表面积被保留。在氧化还原反应中氧化钛电极所表现出的质量活性也偏高。

文章来源:I. Savych, J. Bernard d’Arbigny, S. Subianto, S. Cavaliere*, D.J. Jones, J. Rozière. “On the effect of non-carbon nanostructured supports on the stability of Pt nanoparticles during voltage cycling: A study of TiO2 nanofibres”. Journal of Power Sources, 257 (2014) 147-155.

摘要:

超级电容器因其在电子器件、医疗器械、便捷式电池方面的潜在应用,引起了广泛的关注。目前,科技人员正集中精力发展高电化学电容、高机械强度的柔性超级电容器材料。其中,碳材料如石墨烯、碳纳米管、中孔碳、碳纳米纤维,有希望成为超级电容器材料。静电纺丝是生产纳米和亚微米级超细纤维简便且广泛适用的有效方法,该方法制备的无纺布纤维具有比表面积大和孔隙率高等特点,因此,静电纺丝纳米纤维在生物医学上例如给药系统、创伤敷料、固定化酶、组织工程等方面得到广泛应用。此外,静电纺丝还被应用于锂离子电池、燃料电池、超级电容器、染色敏化燃料电池等能源相关方面。以聚合物例如聚丙烯腈、聚苯并咪唑、聚乙烯醇等为原料,通过静电纺丝及随后的真空炉热处理,可获得碳纳米纤维。其中,由聚丙烯腈经静电纺丝制备碳纳米纤维,可以通过调节热解条件来控制纤维取向从而控制纳米纤维的性能。值得一提的是 ,碳质材料的有限形态会导致较低的比电容(SC)。然而,静电纺丝法制备的活化碳纳米纤维与熔喷法制备的碳纤维相比,其 双电层电容高,因此表现出良好的性能。由导电聚合物和碳基材料制备的复合材料可以提高法拉第电容和双电层电容。此外,过渡金属氧化物的电化学稳定性和优良的比电容(SC)性能也引起广泛关注,尤其是氧化镍,可产生法拉第准电容且价廉易得。

Abdullah M. Al-Enizi[1]等将聚丙烯腈、聚苯胺和石墨烯的溶胶-凝胶混合物作为纺丝液,通过静电纺丝法制备了纳米纤维,经真空干燥、稳定处理、碳化处理得到碳纳米纤维(CNFs),在CNFs上沉积Ni(OH)2,然后在不同温度下煅烧,最终获得超级电容器用氧化镍/碳纳米纤维复合材料。并采用循环伏安法和电化学交流阻抗谱研究了不同煅烧温度对超级电容器电化学性能的影响。在400℃下煅烧得到的复合材料比电容最高,为738 F/g。随着煅烧温度的增加,电荷转移电阻降低,但双电层电容提高,双电层电容由100℃煅烧温度下的0.144 F/g增加到500℃煅烧温度下的485 F/g

文章来源:Abdullah M. Al-Enizi, Ahmed A. Elzatahry, Aboubakr M. Abdullah, etc. Synthesis and electrochemical properties of nickel oxide/carbon nanofiber composites. Carbon, 2014, 71, 276-283

出众点

  • 用静电纺丝技术制备了三维氧化锰纳米纤维。
  • 在不同温度条件下煅焙,氧化锰纳米纤维可以呈现四氧化三锰到三氧化二锰的变化组分。
  • 这项研究验证了超级电容器性能表现依赖于氧化锰的相型。
  • 混合相比单一相表现出相对较高的电容量。
  • 高的比电容要归功于三维结构和降低的界面电阻。

摘要:

Eunhee Lee等用静电纺丝技术制备聚乙烯吡咯烷酮/醋酸锰纳米纤维应用于超电容器。电纺混合纳米纤维在不同的温度下焙煅以去除聚合物基体,得到含不同组分比例无机氧化锰(四氧化三锰或三氧化二锰)纳米纤维。有趣的是,500℃焙煅的氧化锰纳米纤维样品表现出最好的电化学特征,在电流强度1A/g的条件下比电容能达到360.7 F/g。这项显著的性能要归功于电极和电解质基体的混合相氧化锰纳米纤维独特的三维形貌特征和递减的界面电阻。

文章来源:Eunhee Lee, Taemin Lee, Byeong-Su Kim. “Electrospun nanofiber of hybrid manganese oxides for supercapacitor: Relevance to mixed inorganic interfaces”. Journal of Power Sources, 255 (2014) 335-340.