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柔性智能穿戴设备及柔性智能手机是未来科技的发展方向,故而柔性锂离子电池成为了新一代柔性产品最基本也是最核心的需求,那么开发出低成本、可弯曲、能量密度高、循环性能好的柔性电极材料至关重要。本论文选用高碳含量的聚酰亚胺(Polyimide,PI)作为碳基体材料,利用静电纺丝法制备出柔性的中空碳纳米纤维(HCNF),用作锂离子电池负极,同时为了进一步提高电极的电化学性能,利用水热法负载二氧化锰(MnO2)制备出柔性复合电极。首先通过形貌分析、化学结构分析、力学性能测试、热失重分析确定聚酰亚胺纳米纤维的最佳工艺参数。当聚酰胺酸(PAA)纺丝液浓度为15wt%,纺丝电压为15kV,注射速率为0.6mL/h,接收距离为15cm,滚筒线速度为2.4m/s时电纺最为稳定,纤维连续,尺寸均一。其次首次利用聚碳酸亚丙酯(Poly(propylene carbonate),PPC)作为致孔剂,制备出具有均一空腔的聚酰亚胺基中空碳纳米纤维,并首次用作锂离子电池负极。中空碳纳米纤维具有较高的比表面积,能为锂离子(Li+)的嵌入提供更多的活性位点,存储电解液,缩短Li+传输距离,降低内阻等性能,有助于提高电化学性能。经研究发现,当PPC浓度为20wt%,流速为0.2mL/h时,其中空碳纳米纤维(HCNF-0.2)的中空结构均一,空腔较大,比表面积最大为500.5m2/g,相比实心纤维(303.1m2/g)提升65%。在0.1A/g的电流密度下,可逆比容量为337.0mAh/g,相比实心纤维(217.7mAh/g)提升55%,即使在1A/g的大电流密度下,可逆比容量仍保持在220.1mAh/g。最后通过水热法能简易、环保地在HCNF-0.2上以搭接的方式均匀地负载MnO2,制备出柔性复合电极(MHCNF-0.2)。MnO2有助于提升电极的能量密度,而HCNF-0.2的三维导电网络可改善MnO2导电性,缓解体积膨胀。经测试,在0.1A/g的电流密度下,复合电极MHCNF-0.2的比容量为427.1mAh/g,相比HCNF-0.2(337.0mAh/g)比容量提升27%,体积比容量提升一倍,能量密度提升84%,即使在1A/g的大电流密度下,可逆比容量仍保持在245.4mAh/g,仍具有良好的循环稳定性和倍率性能。