DOI: 10.1039/D0TA05100D

超级电容器（SCs）有望弥合传统电容器与电池/燃料电池之间的功率/能量差距。然而，提高电极材料的电容性能仍然是一项挑战。通过简便、低成本的静电纺丝技术制备的电纺纳米纤维，由于其独特的形貌和诱人的特性，在SCs中具有优异的电化学性能，显示出改善SCs性能的巨大潜力。本文综述了近年来静电纺丝一维纳米纤维作为SCs电极材料的研究进展。讨论了三类静电纺电极纳米材料（即碳纳米纤维、碳纳米纤维复合材料和无碳过渡金属氧化物）的设计和优化策略。此外，对静电纺纳米纤维的导电性、电化学响应和耐久性的重要见解进行了综述。最后，作者对这些讨论和见解如何为静电纺纳米纤维（作为电极材料）拓展下一代SCs的潜在应用进行了展望。

图1.（a）静电纺丝装置的典型示意图。（b）通过控制各种参数（例如前驱体、煅烧气氛和喷嘴类型）获得的各种电纺纳米纤维。

图2.电纺纳米纤维的各种结构：（a）多孔纳米纤维的SEM图像，（b）PVA/SiO2纤维的TEM图像。（c）通过静电纺丝PS/DMF溶液产生的带状纤维的SEM图像。（d）纳米线微管结构化核/壳纤维的放大截面SEM图像。（e）三通道结构的SEM图像。（f）从薄纳米纤维延伸出来的尖峰的SEM图像。（g）弹簧状电纺聚（ε-己内酯）纤维。（h）具有串晶结构的纳米纤维的SEM图像。（i）蜘蛛网状纳米纤维的SEM图像。（j）V2O5-TiO2-Ta2O5纳米纤维的SEM图像。

图3.（a）概述CNF制备过程的示意图。（b）N2吸附等温线，（c）原始、1 M-800℃和4 M-1000℃多孔CNF的孔径分布。（d）原始、1 M-800℃和4 M-1000℃多孔CNF的CV曲线，扫描速率为50 mV s-1。（e）原始、1 M-800℃和4 M-1000℃多孔CNF在不同扫描速率下的比电容。

图4.（a）制备多孔中空CNFs的示意图。（b）多孔中空CNFs的SEM图像。（c）多孔中空CNFs基设备的Ragone图。（d）多孔中空CNFs基设备的数码照片。（e）N-MCNFs-900（多孔CNFs）和CNFs-900的N2吸附-解吸等温线和（f）孔径分布曲线。（g）MCNF的孔径分布曲线。（h）PANC和MCNF的CV曲线，扫描速率为10 mV s-1。

图5.掺杂杂原子的高导电CNFs。（a）HPCNFs-N的FESEM图像。（b）HPCNFs-N的TEM图像。（c）HPCNFs-N的元素映射图（h:C，i:N，j:O，k:重叠），（d）制备多孔HAT-CNF的示意图。（e）HPCNFs的热氧化稳定和碳化过程中P（AN-co-AA）的合理结构转变。（f）HPNWC的FESEM图像。（g）HPNWC元素映射图像。

图6.（a）PPNF@MOF和CNFs/Ni复合材料的制备过程示意图。各个材料的实际SEM图像显示在四个角上。（b）400CNFs/Ni、500CNFs/Ni、600CNFs/Ni和700CNFs/Ni电极在20 mV s-1下的CV曲线和（c）在0.5 A g-1下的GV曲线。（d）柔性固态ASC的示意图，其中10PPNF@MOF杂化材料作为负极，500CNF@Ni杂化材料作为正极。（e）Ragone图。

图7.（a）FeOx-CNFs的制备示意图。（b）CNF/NiO的SEM图像和（c）TEM图像。（d）CNFs/Bi2O3的SEM图像。（e）CNF/ZnO的SEM图像。（f）中孔CNFs/Nb2O5的SEM图像和（g）TEM图像。

图8.（a）电极的制备过程和覆盖有洋葱状碳的CoSx中空纳米颗粒形成机理的示意图。（b）在电流密度为0.5 A g-1时，Co3O4/C和CoSx/C纳米纤维电极的GCD曲线。（c）在100,000至0.1 Hz的频率范围内，Co3O4/C和CoSx/C纳米纤维电极在振幅为10 mV下的奈奎斯特图，插图：放大的高频区域。（d）在各种电流密度下的比电容，以及（e）CoSx/C-0.2、CoSx/C-0.4、CoSx/C-0.6和CoSx/C-0.8电极在10 A g-1下的充电/放电循环。

图9.（a）WS2/ACF纳米复合材料合成的示意图。（b）WS2/ACF的HRTEM图像。（c）ACF、纯WS2和WS2/ACF的CV曲线，扫描速率为5 mV s-1。（d）WS2/ACF在不同电流密度下的GCD曲线。（e）评估纯WS2和WS2/ACF的性能。（f）WS2/ACF//ACF的Ragone图。

图10.（a）制备NiCoP封装CNF的示意图。（b-f）CNF/NiCoP的元素映射。（g）CNF/NiCoP的能量色散X射线光谱。（h）CNF/NiCoP的GCD曲线。（i）在不同温度下碳化的NiCoP/CNF纳米结构的电流密度与比容量图。（j）连续稳定性曲线。（k）比较Ragone图。

图11.（a）CNFs/Ti3C2Tx复合材料制备过程示意图。（b）初纺PAN纤维的TEM图像。（c）纤维横截面的TEM图像。（d）速率处理图。（e）长期循环。

图12.（a）CNF/GN合成过程的示意图。（b）CNF/GN复合材料的SEM图像。（c）CNF/CNTs纳米复合材料的FE-SEM图像。（d）石墨烯/CNFs/CNT的SEM图像。（e）石墨烯/CNF/CNT的TEM图像。（f）杂化设备的Ragone图。

图13.（a）CNFs/Co（OH）2复合材料的水热生长方案。（b）CNFs/Co（OH）2复合材料的FE-SEM图像（插图是所制备材料的数字摄影图像）。（c）CNF/Co（OH）2复合材料的CV曲线。（d）CNF/Co（OH）2复合材料的GCD曲线。（e）CNFs/Co（OH）2复合材料的比电容。（f）循环性能。（g）在2 A g-1的电流密度下ASC设备的循环性能。（h）ASC设备的Ragone图。

图14.（a）静电纺丝过程的示意图。（b）核-壳CFY/CNFs/PANI异质结构的分层结构。（c）CFY/CNFs/PANI异质结构和CFY/CNFs的面积比电容。（d）Ragone图。