碳纳米纤维在铝离子电池中的应用研究

编号：CYYJ043699

篇名：碳纳米纤维在铝离子电池中的应用研究

作者：杨文文 刘建学

关键词： 碳纳米纤维 铝离子电池 氮掺杂 碳化温度 石墨化 缺陷位点

机构： 北京工业职业技术学院基础教育学院

摘要： 碳纳米纤维作为一种三维碳纳米材料,可作为铝离子电池正极活性材料的载体形成柔性自支撑复合结构,兼具生长模板、导电基体以及缓冲支撑三重作用,以改善正极活性材料在储铝过程中存在的循环稳定性差、比容量不足以及倍率性能低下等问题。以聚丙烯腈为前驱体制备了氮掺杂碳纳米纤维,分别在700、800和900℃进行热处理。TEM、Raman和ICP-OES结果表明,高碳化温度会增加碳纳米纤维的石墨化程度提高其导电性,但能作为电化学活性位点的缺陷含量也会随之降低。结合EIS测试结果分析表明,900℃碳化的碳纳米纤维由于具有更高的石墨化程度而具有更小的电荷转移阻抗,而800℃碳化的碳纳米纤维由于具有更多的吡啶氮和吡咯氮等缺陷位点而具有更小的扩散阻抗。循环充放电结果显示,800℃碳化的碳纳米纤维在铝离子电池中表现出了最佳的储能性能,这是碳纳米纤维的微观结构、石墨化程度、缺陷浓度等因素共同作用的结果。这一研究成果为铝离子电池正极的设计提供了理论基础和设计依据。