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电纺快报:《Adv. Energy Mater.》期刊近期关于“静

能源环保    2021-09-18 17:15

此文选取近期发表在期刊Advanced Energy Materials论文中静电纺丝科研成果进行简要介绍。

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1. 南京航空航天大学彭生杰&中南大学雷永朋教授:电纺无机纳米纤维用于氧气电催化:设计、制备和研究进展

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➣本文简要介绍了燃料电池、金属-空气电池以及静电纺丝的工作原理。

➣此后,阐述了静电纺丝制备无贵金属电催化剂的最新进展,主要包括杂原子掺杂电纺碳纳米纤维(ECNFs),过渡金属纳米粒子及其化合物(合金,氧化物,碳化物,氮化物,硫化物,磷化物)功能化的ECNFs,以及具有独特结构的过渡金属-氮-ECNFs(包括单原子催化剂)。

➣重点介绍了具有自立特性的静电纺丝电极。接下来,还讨论了基于以氧化物、氮化物和碳化物为电催化剂或其杂化材料的其它电纺纳米纤维。

➣最后,介绍了静电纺丝纳米纤维基氧电催化剂的发展前景和未来可能的研究方向。在理解如何设计和制备先进能量转换和存储设备的前提下,本综述具有一定的启示性。

DOI: 10.1002/aenm.201902115

 

2. 北京化工大学周继升教授团队:使用动态抑制概念实现氮配位铜原子含量的可控合成,作为超级锂离子电容器的可逆活性位点

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➣提出了一种动态抑制策略,以聚丙烯腈(PAN)和Cu(NO3)2为前驱体,采用静电纺丝技术实现了碳纳米纤维(CNFs)中Cu原子含量的可控合成。

➣PAN衍生碳基质中的氮锚定位点呈动态增长趋势,以抑制Cu原子的聚集。因此,可以通过调节Cu(NO3)2/PAN的比例来线性控制Cu原子含量,尽管Cu掺杂CNFs的比表面积仅为10 m2 g-1,但仍可实现8.57wt%的高质量含量。

➣N配位Cu原子不仅可以改善CNFs中锂离子的扩散动力学,而且还可以作为可逆的锂存储位点。因此,Cu掺杂CNFs具有优异的锂离子存储速率和循环性能。

➣由铜掺杂CNFs为负极材料组装的锂离子电容器可提供较高的能量密度(183.2 Wh kg-1)和功率密度(11.0 kW kg-1)。

DOI:10.1002/aenm.202002644

 

3. 悉尼大学Yiu‐Wing Mai 等人:用于制备电池材料的静电纺丝基策略

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➣对基本的静电纺丝技术及其与其它合成方法的组合进行了简单描述。然后介绍其在制备具有各种功能的框架和支架中的用途。

➣本文介绍了用于锂金属负极、硫正极、隔膜的三维支架结构,或用于可充电电池的聚合物固态电解质的三维基质的最新进展。

➣将一维静电纺纳米材料作为纳米反应器用于原位透射电子显微镜(TEM)观察材料合成和电化学反应机理,该技术因易于机械操作、电子透明性、电子导电性、以及通过液-液处理易于对复杂的化学成分进行预定位等优点而广受好评。

➣最后,对储能材料的工业生产和未来面临的挑战进行了展望。DOI: 10.1002/aenm.202000845

 

4. 西安交通大学丁书江教授等人:设计电纺三合一纤维膜助力高性能锂硫电池

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西安交通大学丁书江教授团队采用电纺丝与膜技术相结合的简便有效的集成策略,制备了一种三合一柔性纤维膜。

➣其底层由紧密堆积的硫(S)嵌入在众多导电碳纳米管中(碳纳米管)中组成;中间层是由Co和N 共掺杂分层纳米碳纤维(CoNCNFs),由碳化电纺聚丙烯腈(PAN)纳米纤维与生长的沸石酰亚胺骨架(ZIF-L)二次纳米结构形成,具有在集流体上高负载和功能导电中间层的双重作用。

➣顶层(最接近Li正极)是一种电纺聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维膜,用作高通量聚合物隔膜。

➣它的初始容量为1501 mA h g−1,经过400次循环后的放电容量为933 mA h g−1,每个周期容量衰减较慢(0.069%)。在高硫负载下,也能在扣式和柔性袋型LSBs中展现出较高的可逆容量和长周期的循环能力。

DOI:10.1002/aenm.201902001

 

5. 中国地质大学程寒松教授:基于静电纺丝的单离子导体电解质实现高性能锂电池

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➣由溶解在溶剂中的盐组成的常规电解质存在严重的锂浓度梯度,尤其是在高充放电速率下,导致严重的安全问题。

➣ 中国地质大学研究人员报道了一种包含纳米尺度PVDF-HFP和LiPSI混合物的新型的基于静电纺丝的单离子导体聚合物电解质。

➣作者对聚烯烃/液体电解质体系的形貌、力学强度、热稳定性、电解质润湿性、电化学窗口、离子电导率、电池性能等进行了系统的研究,并与传统的聚烯烃/液体电解质体系进行了对比。

➣这种电解质能够消除聚烯烃隔膜和LiPF6电解质盐的局限性。这种静电纺丝纳米纤维薄膜具有高孔隙率和适当的机械强度以及优异的热稳定性。将其与LiFePO4正极匹配组装成全电池后至少能够稳定循环1000周。

DOI: 10.1002/aenm.201970029