本文研究了超級電容器用聚酰亞胺(PI)基多孔納米纖維隔膜的制備與表征。通過靜電紡絲可溶性PI和聚乙烯吡咯烷酮(PVP),然后在超聲輔助振動下進行溶液誘導相分離,制備了PI基多孔納米纖維。利用掃描電子顯微鏡、孔結構和比表面積分析研究了PI基隔膜的形貌和結構。在離子液體電解質中通過交流阻抗法、循環伏安法和恒流充放電試驗對其電化學性能進行了表征。結果表明,由PI:PVP質量比=1:1的電紡纖維衍生的PI納米纖維顯示出高比表面積(212.4m2/g)、寬穩定性電化學窗口(0.0-4.55V)和高電解質吸收率(430wt%)。
圖1.光學顯微鏡圖像,DMF中的聚合物溶液,PI:PVP=(a)1:0,(b)2:1,(c)1:1,(d)1:2,(e)0:1;PI:PVP干膜=(A)1:0,(B)2:1,(C)1:1,(D)1:2,(E)0:1。
圖2.由PI:PVP=(a)和(A)1:0,(b)和(B)2:1,(c)和(C)1:1,(d)和(D)1:2,(e)和(E)1:3衍生的電紡纖維和多孔納米纖維的SEM圖像。
圖3.(I)由PI:PVP=(a)1:0,(b)2:1,(c)1:1,(d)1:2,(e)1:3衍生的PI納米纖維的FTIR光譜。(II1)氮氣吸附/解吸等溫線和(II2)孔徑分布,(a)由PI:PVP=1:1衍生的PI電紡纖維,(b)多孔PI納米纖維。(IIIa)PI,(IIIb)PVP分子結構。
圖4.(I)由PI:PVP=(Ia)1:0,(Ib)2:1,(Ic)1:1,(Id)1:2,(Ie)1:3衍生的PI納米纖維的接觸角圖像,(II)由PI:PVP=(a)1:0,(b)2:1,(c)1:1,(d)1:2,(e)1:3衍生的PI納米纖維的離子液體吸收。
圖5.(I)由PI:PVP=(a)1:0,(b)2:1,(c)1:1,(d)1:2,(e)1:3衍生的多孔PI納米纖維的電化學窗口。(II1)對PI:PVP=(a)1:0,(b)2:1,(c)1:1,(d)1:2,(e)1:3衍生的PI多孔納米纖維進行離子電導分析得出的交流阻抗譜,(II2)奈奎斯特圖。(III)PI基納米纖維的充放電測試,PI:PVP=(a)1:0,(b)2:1,(c)1:1,(d)1:2,(e)1:3。(IV)PI基納米纖維的循環伏安圖,PI:PVP=(a)1:0,(b)2:1,(c)1:1,(d)1:2,(e)1:3。(V)PI基納米纖維的循環伏安圖,PI:PVP=1:1。
圖6.PI多孔納米纖維在不同掃描速率下的循環伏安曲線。(a)0.02V/s,(b)0.01V/s,(c)0.005V/s,(d)0.0025V/s。
圖7.由PI:PVP=(a)1:0,(b)2:1,(c)1:1,(d)1:2,(e)1:3衍生的PI多孔納米纖維的充放電曲線,(f)不同電流密度下PI多孔納米纖維的Ragone圖。