济南大学原长洲/侯林瑞，AFM：煤沥青衍生碳纳米纤维薄膜助力双离子钠电池！

科技 2024-11-18 20:08 江苏

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硬碳（HC）材料因其碳源丰富、成本效益高、无毒、环境友好和钠储存潜力低等独特优点，被认为是用于钠储存的最优负极材料。常见的基质前驱体包括生物质、聚合物和树脂等已被广泛用于生产 HC 材料。然而，这些前驱体的高成本效益和低碳产率限制了其在电化学钠储存中的实际应用。

在此，济南大学原长洲，侯林瑞等人提出了一种Bi（NO₃）₃·5H₂O 辅助静电纺丝碳化策略，以直接从 LSP CP 获得柔性 HCNFs 薄膜。研究显示，随着 Bi（NO₃）₃·5H₂O 用量和煅烧温度的进一步调节，柔性 HCNFs 薄膜的特定微观结构/形态得到了精细优化。

基于此，HCNF-1.2 作为双离子钠电池（SDIB）负极进行评估时，在 1.0 A g^-1下经过 1000 次循环后仍保留了 125.3 mAh g^-1 的高可逆容量。此外，基于 HCNFs-1.2 的 SDIB 在 0.1 A g^-1 下的比容量为 90.9 mAh g^-1，在 1.0 A g^-1下循环 1500 次后容量保持率为 78.4%。

图1. HCNF-1.2的结构表征

总之，该工作开发了一种简单而高效的 Bi（NO₃）₃·5H₂O 辅助静电纺丝碳化策略。研究表明，Bi（NO₃）₃·5H₂O的引入和预氧化过程对于CP纤维的成功非熔融碳化具有重要意义。即Bi（NO₃）₃·5H₂O生成的氮氧化物有效消耗了CP中过量的氢，从根本上改变了碳化过程并抑制了其石墨化。

通过对Bi（NO₃）₃·5H₂O含量和煅烧温度的精心调整，有效优化了柔性HCNFs薄膜的孔隙率、层间距、表面异原子修饰和石墨微晶结构等。基于此，HCNFs-1.2 薄膜显示出优异的电化学性能。因此，该工作为柔性 HCNF 薄膜的设计和合成提供了全新的视角。

图2. HCNFs-1.2//石墨SDIBs的电化学性能

Construction of Low-Softening-Point Coal Pitch Derived Carbon Nanofiber Films as Self-Standing Anodes Toward Sodium Dual-Ion Batteries, Advanced Functional Materials 2024 DOI: 10.1002/adfm.202414761

文章来源：电池未来

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