ZnMn₂O₄被认为是锂离子电池（LIB）的潜在正极材料之一，因为它具有高理论比容量（784 mAh/g）。但是，块体结构的ZnMn₂O₄在充电-放电过程中发生较大的体积变化而导致较差的电化学性能。在这项工作中，研究者通过一步电纺法制备了石墨烯包裹多孔碳纳米纤维和ZnMn₂O₄纳米颗粒(NPs)（ZnMn₂O₄@rGO-CNFs）的复合材料，其中，ZnMn₂O₄纳米颗粒均均匀分布在由还原氧化石墨烯包裹的多孔碳纳米纤维连接网络中。该复合材料的独特结构不仅为储存锂离子提供了足够的空隙，缓冲了ZnMn₂O₄纳米颗粒的体积膨胀，而且还为锂离子和电子传输提供了连续的导电网络，从而显著提高了电化学性能。作为LIB无粘合剂电极，优化的ZnMn₂O₄@rGO-CNFs样品在100 mA/g下经过100次循环后，其可逆容量为1142 mAh/g；在2000 mA/g大电流密度下，1000次循环后的稳定容量为659 mAh/g，因此，ZnMn2O4成为LIB中有望的电极候选物。

Fig. 1. ZnMn₂O₄@rGO-CNFs复合材料的形成示意图。

Fig. 2. 添加不同GO制备ZnMn₂O₄@rGO-CNFs的SEM图：（a,b）没有GO、（c,d）4％GO、（e,f）10％GO和（g,h）16％GO；（b）插图：ZnMn₂O₄-CNFs的放大图。

Fig. 3. ZnMn₂O₄@rGO-CNFs电极在LIB中的电化学性能：（a）初始四个循环的循环伏安图；（b）在100mA/g的电流密度下，初始五个循环的恒电流放电-充电曲线；（c）在100mA/g的电流密度下，ZnMn₂O₄@rGO-CNFs-16％电极的循环性能；（d）不同电流密度下的倍率性能；（e）电流密度为2000 mA/g，ZnMn₂O₄@rGO-CNFs-4％/10％/16％电极的循环性能，包括ZnMn₂O₄-CNFs用于比较。

Fig. 4. ZnMn₂O₄-CNFs和ZnMn₂O₄@rGO-CNFs电极循环过程的示意图。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.electacta.2018.03.107