棉纤维基碳@FeP复合材料的制备及储钠性能研究

废弃纺织品转化为电化学储能材料引起人们的广泛关注,在碳材料中掺杂渡金属化合物作为钠离子电池负极材料具有更佳的电化学性能。本实验以废旧棉织物为碳源,硝酸铁作为催化剂,经过高温碳化得到了棉纤维基碳化铁(CFC)的复合材料,然后通过气相磷化的方法将CFC转化成棉纤维基石墨碳包覆的磷化铁复合材料(CFGC@FeP)。本文中对CFC、CFGC@FeP进行储钠性能分析,从而研究磷化铁掺杂对钠离子电池硬碳负极的影响,结果表明:将CFC、CFGC@FeP组装成半电池,可以发现CFGC@FeP具有更佳的首次库伦效率和倍率性能。CFGC@FeP在0.05 A·g^(-1)电流密度下充放电时ICE可以达到87.6%,ICE远高于CFC。同时,可以看到CFGC@FeP在5 A·g^(-1)进行充放循环500圈后,比容量为130 mAh·g^(-1),容量保持率达到96%,倍率性能良好。

碳纤维/棉纤维/聚吡咯柔性复合材料的制备及性能研究

柔性超级电容器作为一种储能器件,具有功率密度高、充电时间短、循环寿命长、比电容高等优点,可满足可穿戴器件的需求,而柔性电极材料是决定柔性超级电容器发展的关键因素,它决定着电容器的主要性能指标。采用混纺的方法制备了碳纤维含量为20%(质量分数)的碳纤维/棉纤维混纺纱线,然后通过电化学沉积法在碳纤维/棉纤维混纺纱线上生长聚吡咯颗粒,成功制备了20%(质量分数)碳纤维/棉纤维/聚吡咯柔性复合材料。利用扫描电子显微镜、拉曼光谱分析仪和电化学工作站研究了复合材料的形貌、聚吡咯沉积情况以及复合材料的电容性能。结果表明,20%(质量分数)碳纤维/棉纤维/聚吡咯柔性复合材料中,聚吡咯颗粒直径为30~60 nm,且沉积均匀,化学活性较高;在1.02 mA/cm^2电流密度下,复合材料的最大比电容达到1.28 F/cm^2,其高比电容归因于电极的独特结构;复合材料具有良好的柔韧性、机械稳定性和充放电循环寿命,其经过6000次弯曲循环后,电容保持率仍有80%以上,可以用作柔性可穿戴超级电容器的电极材料。