静电纺聚丙烯腈/线性酚醛树脂碳纳米纤维电极的制备及其性能
2021-04-06王洪杰阮芳涛
纺织学报 2021年1期
王 赫, 王洪杰, 阮芳涛, 凤 权
(安徽工程大学 纺织服装学院, 安徽 芜湖 241000)
超级电容器,又被称为双电层电容器或赝电容器,具有充放电速度快、功率密度高、使用寿命长以及环保无污染等特点,近年来倍受研究者青睐[1]。碳材料、导电聚合物和金属氧化物是制备超级电容器电极的理想材料,决定了超级电容器的最终性能[2-3],对超级电容器电极材料的开发已成为一项重要的研究课题。
作为碳材料家族中重要的成员之一,静电纺碳纳米纤维(以下简称“碳纳米纤维”)具有优异的纳米结构、超高的比表面积、良好的导电性以及制备工艺简单等特点,已在超级电容器领域展现出广阔的应用前景[4-6]。性能优异的碳纳米纤维电极材料应具备高比表面积、多级孔分布、纤维间连通、优异的石墨化程度。高比表面积可使电极与电解质充分接触,多级孔结构更有利于离子的存储与扩散,纤维间连通构建了电子转移的通道,优异的石墨化程度改善了碳材料的导电性,其协同作用可有效提升碳纳米纤维电极的电化学性能。
聚丙烯腈(PAN)具有良好的溶解性和静电纺丝加工性,以及较高的碳产率,是制备碳纳米纤维的重要碳源之一[7]。通过将PAN与热塑性聚合物(如聚砜、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯腈-丁二烯共聚物等)混合后[8-10],经纺丝、预氧化和炭化可制备具有优异电化学性能的碳纳米纤维电极材料。热塑性聚合物在特定温度下发生熔融,可在PAN纤维之间构建连通结构。……
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