DOI:10.1016/j.jpowsour.2020.228441
本文報告了一種用靜電紡納米和微米級碳纖維制備的新型水性氧化還原液流電池電極。直徑約10μm的較大纖維形成較大的孔，以提供電解質流動的路徑，而直徑約1μm的較小纖維則增加了氧化還原反應的活性表面積。Brunauer-Emmett-Teller和壓降測試表明，所制備的雙直徑電極的比表面積是大纖維電極的兩倍，而預計的滲透率比小纖維電極提高了1.4倍。將雙直徑電極應用于釩氧化還原液流電池可使電池在100 mA cm-2的電流密度下達到84.78％的能量效率，比小纖維電極高13.75％，比大纖維電極高3.91％。即使在200 mA cm-2的高電流密度下，含所制備電極的電池仍可以保持74.18％的能量效率，這比大纖維電極高5.5％，而小纖維電極的電池不能在這么高的電流密度下工作。這種雙直徑纖維結構為水性氧化還原液流電池的電極設計提供了靈感。
圖1.（a）靜電紡絲過程示意圖和用電荷耦合器件（CCD）相機記錄的噴射路徑。（b）單納米級纖維、微米級纖維和雙直徑纖維結構的示意圖。
圖2.（a）在不同的靜電紡絲條件下的射流路徑模式的統計數據（相對濕度和收集器的轉速）。（b）單纖維模式噴射路徑的圖像，（c）纖維束模式噴射路徑的圖像。（d1）-（d5）射流路徑從“束型”模式轉換為“單纖維型”模式的圖像。
圖3.所制備雙直徑電極的SEM圖像：ECF-0，ECF-30，ECF-50，ECF-60，ECF70，ECF-90。
圖4.（a）所有樣品的氮氣吸附/解吸等溫線。（b）所制備樣品的孔徑分布。（c）六個樣品在不同流速下的壓降曲線。
圖5.（a）所制備樣品的拉曼光譜、（b）XPS全掃描、（c）高分辨率N1s光譜、（d）高分辨率O1s光譜、（e）元素含量、（f）指定氧含量和氮含量。
圖6.（a）–（e）以ECF0?ECF-60樣品為電極，電流密度為60、80、100、150和200 mA cm-2時，VRFB的充放電曲線。（f）使用ECF0?ECF-60電極的VRFB的極化曲線。
圖7.（a）-（e）含ECF-60、ECF-70和ECF-90電極的VRFB在電流密度分別為60、80、100、150和200 mA cm-2時的充放電曲線。（f）使用ECF60?ECF-90電極的VRFB的極化曲線。
圖8.含所制備電極的VRFB在不同電流密度下的（a）CE和VE、（b）EE、（c）放電容量。（d）含ECF-60電極的VRFB在電流密度為100 mA cm-2時的循環性能。
