多级中空纳米纤维二次电池电极材料

高松伟1,郭威1,牟粤1,朱柯平1,崔志民1,满兴坤2,张千帆3,王女1,赵勇1 （1.北京航空航天大学化学学院;2.北京航空航天大学物理学院;3.北京航空航天大学材料科学与工程学院）

摘要：多级中空纳米纤维材料具有结构可控、成分可调的优点, 在二次电池电极材料领域应用广泛. 在结构方面:多级中空结构可以有效缓冲电极材料在电化学反应离子嵌/脱过程中的体积变化, 阻止电极材料粉碎、脱落, 增加电解液和电极材料的有效接触面积, 缩短离子/电子传输路径; 在成分方面: 可以实现不同特性材料的合理耦合, 提升电极材料电导率, 加速氧化还原反应动力学. 多级中空纳米纤维结构和成分的协同增强作用在提升二次电池容量、倍率、循环性能方面效果显著. 本文归纳了现阶段制备多级中空结构纳米纤维的几类方法, 包括单针头静电纺丝、多流体静电纺丝和其他合成方法(模板法、水热法、自组装法等). 随后, 总结了不同结构、成分的纤维在二次电池(如锂、钠、钾离子电池, 锂/钠-硫电池, 锂金属-空气电池, 超级电容器等)中的应用进展. 最后, 探讨了多级中空结构纳米纤维材料在电化学储能领域的应用潜力.

关键词：多级中空结构, 纳米纤维, 异质结构, 二次电池, 电极材料