成果简介

本文，南昌大学李晓敏等研究人员在《RSC Adv》期刊发表名为“Polyimide-derived carbon nanofiber membranes as free-standing anodes for lithium-ion batteries”的论文，研究结合静电纺丝、酰亚胺化和碳化策略，基于 PMDA/ODA 聚酰亚胺制备了具有三维网络结构的独立式柔性碳纳米纤维膜 (CNM)。详细研究了碳化温度对CNMs物理化学特性的影响。还讨论了 CNM 作为独立电极的电化学性能，无需任何粘合剂或用于锂离子电池的导电材料。

此外，表面态和内部碳结构对CNMs的氮态、电导率和润湿性有重要影响，进而影响电化学性能。CNMs/Li金属半电池表现出令人满意的充放电循环性能和优异的倍率性能。总之，新开发的碳纳米纤维膜将成为用于高功率锂离子电池、超级电容器和钠离子电池的柔性电极的有希望的候选者。

图文导读

图1、 由聚酰亚胺衍生的3D碳纳米纤维膜的制备过程示意图。

图2 、(a) PAANMs, (b) CNMs-500, (c) CNMs-700, (d) CNMs-900, (e) CNMs-1200 和 (f) CNMs-700 的横截面 SEM 图像。

图 3、 (a) 不同碳膜的 XPS 光谱。(b) C1光谱。(c) 碳、氮和氧的原子百分比。(d) CNMs-700 和 (e) CNMs-900 的 N1s 光谱。(f) 不同温度下的氮含量。

图4、 (a) X 射线衍射图，(b) CNM 在不同碳化温度下的拉曼光谱。

图5、CNMs/Li电池的电化学性能

小结

综上所述，通过简单的静电纺丝和酰亚胺化-碳化策略成功制备了具有三维结构的聚酰亚胺衍生碳纳米纤维膜，可直接用作柔性锂离子电池的独立阳极。综合考虑柔韧性、能量密度、低成本、合成简单和优异的性能，CNMs 有望成为未来高性能柔性锂离子电池，甚至超级电容器和钠离子电池的无粘合剂电极。

文献：

https://doi.org/10.1039/D2RA03368B