C@MnO2复合纳米纤维阴极的制备及在Zn2+电池中的应用

来源：现代纺织技术杂志2023年第5期北京时间：

作者：方雪松a, 熊 杰b, 宋立新b

单位：浙江理工大学，a.材料科学与工程学院；b.纺织科学与工程学院（国际丝绸学院），杭州 310018

摘要：为解决MnO2在锌离子电池充放电中导电性差的问题，将MnO2与碳纳米纤维复合以提高MnO2的导电性，通过微观核壳结构的设计改善MnO2充放电过程中的溶解问题。以静电纺丝和退火相结合的方法成功制备了碳纳米纤维，采用湿化学方法和水热法使KMnO4在碳纳米纤维的表面还原为MnO2。XRD证实了α-MnO2和β-MnO2的存在且无杂质产生，SEM照片显示成功制备了核壳结构的C@MnO2复合纳米纤维。电化学测试结果表明在0.1 A/g下，循环100次仍有83%的容量保持率，且可提供163.89 mAh/g的可观比容量。该长循环性能得益于碳纳米纤维与MnO2的协同作用，导电性的碳纳米纤维作为骨架促进了电子转移动力学，而MnO2纳米片则提高了活性材料与电解液的接触面积，促进了Zn2+扩散。此外，MnO2与碳纳米纤维紧密连接在一起，形成了完整均一的结构也最大程度地改善了MnO2在充放电过程中的体积变化与溶解问题。

关键词：二氧化锰,碳纳米纤维,锌离子电池,水热法,阴极

基金资助：浙江理工大学研究生培养基金项目（2021）