中國科學院新疆理化技術研究所殷嬌ACS Omega：氧功能化聚丙烯腈納米纖維的制備及其鋰

DOI: 10.1021/acsomega.0c04326

有機聚合物的功能化和形態結構有利于提高其鋰離子存儲性能。在本研究中，通過模板輔助靜電紡絲技術和熱處理制備了具有出色鋰離子存儲性能的多孔聚丙烯腈（PAN）納米纖維。研究表明，退火過程中采用的氣氛控制了Li+的存儲行為。令人印象深刻的是，與其他同類產品（在氮氣中處理過的PAN粉末和PAN纖維）相比，在空氣中退火的樣品具有競爭性的容量、倍率性能和穩定的使用壽命。這種性能的提高歸因于保證高比容量的富氧基官能團（主要是C=O基團）以及有利于Li+和電子傳輸以提高倍率性能的多孔結構。可以預見的是這種形態控制和表面功能化為開發具有較高鋰離子存儲性能的有機電極材料開辟了新的途徑。

圖1.PAN/PEG-1-Air（a，c，e）和PAN/PEG-1-N2（b，d，f）的SEM、TEM和HRTEM圖像。

圖2.PAN、PAN-Air、PAN/PEG-1-Air、PAN-N2和PAN/PEG-1-N2的FTIR光譜。

圖3.PAN/PEG-1-Air（a-d）和PAN/PEG-1-N2（e-h）的XPS全掃描以及C1s、N1s和O1s的高分辨率XPS掃描。

圖4.（a）PAN/PEG-1-Air的充放電曲線，（b）PAN/PEG-1-Air、PAN、PAN-Air、PAN-N2和PAN/PEG-1-N2樣品的循環性能以及PAN/PEG-1-Air在50 mA g-1下循環300次的相應CE，（c）這些樣品在不同電流密度下的倍率性能，（d）這些電極的奈奎斯特圖，在0-3V下以0.1mV/s的掃描速率獲取的（e）PAN/PEG-1-Air的循環伏安圖，和（f）PAN/PEG-1-N2的循環伏安圖。

圖5.在充電/放電過程中，PAN/PEG-1-Air電極的非原位FTIR（a）和高分辨率XPS掃描[（b）：O1s，（c）：C1s]。