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苏州大学李亮&倪江锋:静电纺丝在柔性钠离子电池中的应用

2022-03-23   易丝帮

静电纺丝作为一种独特且通用的方法,已广泛用于聚合物、金属、陶瓷和复合材料基一维纤维材料的生产。这些纤维材料可用作钠离子电池的电极、电解质或隔膜。此外,电纺纤维可以很容易地交织成膜,是柔性电池的理想组件。本综述重点介绍了静电纺丝在制备柔性钠离子电池组件方面的主要优点和进展,并讨论了其实际可扩展应用所面临的主要挑战。最后,作者就静电纺丝技术的未来研究方向进行了展望,以期为该领域其他专家学者的研究提供新的思路和途径。

 

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图1.基础静电纺丝装置以及静电纺丝纤维在柔性电池中的应用。

 

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图2.柔性电池的设计和组装示意图。a)软包电池,b)电缆型电池,c)纱线电池,d)管式电池。

 

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图3.用于柔性SIBs的电纺纤维的主要优势。

 

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图4.电纺纤维在嵌入型负极材料中的应用。a)柔性N掺杂CNFs的制备示意图。b)不同弯曲角度下纤维的数码照片。c)拉伸试验中纤维的应力-应变曲线。d)多通道结构的SEM和e)TEM显微照片。f)TiO2/C结构的SEM图像。g)TiO2/C复合材料的循环性能。

 

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图5.电纺纤维在转换型负极材料中的应用。a)MnFe2O4电极的倍率性能及其b)不同倍率下的恒电流充电/放电曲线。c)SnS/C负极的循环性能。d)CoSe2纳米纤维在200mA/g下的循环性能。e)Sn4P3纤维的制备示意图。

 

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图6.电纺纤维在合金化负极材料中的应用。a)Sb纳米纤维电极在0.1A/g下进行300次充电/放电循环后的数字图像和b)循环性能。c)Sn纳米纤维的制备过程示意图。d)Sn纳米纤维在200mA/g下的恒电流充电/放电曲线和e)倍率性能。

 

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图7.电纺纤维在正极材料中的应用。a)NaFePO4正极的制备过程示意图。b)NaFePO4电极的倍率性能。c)以NaFePO4纳米纤维为正极、纯CNFs为负极的钠离子全电池的充放电曲线。d)3D导电通路的示意图。e)NaVPO4F电极的恒电流充电/放电曲线。

 

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图8.聚环氧乙烷基质中移动离子的配位模型。a)给定大小片段中离子的配位。b)与Na+相比,Li+的配位。c)聚环氧乙烷纤维内Na+离子迁移的模型。

 

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图9.静电纺丝ZrO2膜作为柔性且稳定的隔膜。a)ZrO2隔膜的SEM图像,b)孔径分布曲线和c)柔性。d)ZrO2和e)商用Celgard隔膜的耐火试验。

 

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图10.静电纺丝制备柔性SIBs所面临的挑战及其发展方向。

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