ACS Appl. Energy Mater:細菌纖維素-聚苯胺複合材料衍生的分層氮摻雜多孔碳納米纖維作為高速鋰離子電池的陽極

一種簡單易行的方法，通過碳化和活化細菌纖維素-聚苯胺複合材料衍生（BC-PANI），製備摻雜的層狀碳納米纖維LIB陽極，詳細討論了衍生的碳結構的結構和電化學性質。

為了實現諸如電動車輛之類的應用，對具有高能量存儲和高額定功率的鋰離子電池的需求不斷增長，需要具有大電荷存儲能力和更快動力學的電極材料。本文證明了源自細菌纖維素-聚苯胺納米複合材料的分級多孔碳結構的合成和利用，將其作為高速率鋰離子電池的有希望的陽極材料。衍生碳的微觀結構分析表明，細菌纖維素纖維骨架的遺傳以及聚苯胺的納米顆粒結構。通過XRD，拉曼光譜和XPS對衍生的多孔碳結構進行結構表徵，並通過循環伏安法，恆電流充放電研究對電化學性能進行分析，和阻抗譜。這些氮摻雜的碳結構分別以1C，5C和10C的速率顯示出432、276和127 mAh / g的高可逆容量，並具有出色的容量保持率。此外，進行了第一原理計算，其表明碳中存在氧化的，吡咯的和吡啶的氮顯著增強了鋰的吸附（幾乎是原始碳的兩倍）。因此，增強的電化學性能可歸因於存在於硬碳陽極材料中的氮摻雜和相互連接的微介孔（分層）網絡的組合作用。

圖1. 細菌纖維素（BC）–PANI(一種易於合成且具有環境穩定性的電活性含氮聚合物材料)活性炭合成的示意圖。

圖2. BC，PANI，BC-PANI和BC-PANI_AC的FTIR光譜。

圖3.（a，b）BC–PANI和（c，d）BC–PANI_AC的低倍和高倍放大FESEM顯微照片。

圖4. BC–PANI_AC的理化特性

圖5. BC–PANI_AC的電化學研究

圖6.從DFT計算結合能

圖7. BC–PANI_AC的電化學響應

綜上所述，證明了BC-PANI納米複合材料作為合成多維碳結構的前體的用途。簡便的合成工藝具有增強的電化學性能，使其成為適用於高速率LIB的陽極材料。

原標題：

Bacterial Cellulose–Polyaniline Composite Derived Hierarchical Nitrogen-Doped Porous Carbon Nanofibers as Anode for High-Rate Lithium-Ion Batteries

文獻：

來源：文章來自ACS Appl. Energy Mater 網站，由材料分析與應用整理編輯。

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