DOI: 10.1016/j.surfin.2021.101386

同轴静电纺丝是开发核壳或中空纳米纤维结构的有效技术。在这项研究中，通过对含不同比例牺牲PMMA的聚丙烯腈（PAN）和聚（甲基丙烯酸甲酯）（PMMA）进行双组分静电纺丝和同轴静电纺丝开发了三种不同形态的电纺碳纳米纤维，即具有多孔结构的实心纳米纤维（P-ECNF）、具有实心壁的中空纳米纤维（H-ECNF）和具有多孔壁的中空纳米纤维（HP-ECNF）。比较电化学分析表明影响电纺碳纳米纤维材料电化学性能（即比电容）的主要因素是中孔体积和总孔体积。中空结构以及有序碳结构和完整纤维结构也有利于电解质转移和随后的电化学性能，但这都是次要的。总体而言，由共静电纺丝PAN/PMMA（50/50）溶液制备的多孔碳纳米纤维电极材料（P-ECNF-50-50）优于由同轴静电纺丝制备的中空和中空多孔电极材料，并且由于最大的介孔体积和最大的总孔体积，其具有最大的比电容。这种电极材料在3,000次充放电循环后显示出优异的循环稳定性（没有任何比电容损失）。由于其相对较多的微孔，该电极材料在循环试验中显示出有所增加的比电容。

图1.电纺碳纳米纤维材料的代表性SEM图像：（A）ECNF；（B）P-ECNF-90-10；（C）P-ECNF-70-30；（D）P-ECNF-50-50；（E）H-ECNF-10；（F）H-ECNF-20；（G）H-ECNF-30；（H）HP-ECNF-90-10；（I）HP-ECNF-70-30；（J）HP-ECNF-50-50。

图2.电纺纳米纤维材料的拉曼光谱。

图3.电纺碳纳米纤维材料的N2吸附等温线（A）和孔径分布（B）。通过BJH吸附获得孔径分布。

图4.P-ECNF（标记为1）、H-ECNF（标记为2）和HP-ECNF（标记为3）的循环伏安（A）和恒电流充放电（B）曲线。ECNF在所有图中用作参考。

图5.ECNF、P-ECNF、H-ECNF和HP-ECNF电纺碳纳米纤维材料在5mV/s下经循环伏安法获取的比电容（A），在0.5A/g下进行恒电流充放电的比电容（B）。ECNF用作所有电纺碳纳米纤维材料的对照并用线1标记，而H-ECNF-20用作所有HP-ECNF样品的对照并用线2标记。

图6.P-ECNF（A）、H-ECNF（B）和HP-ECNF（C）在全频率范围（标记为1）和高频范围（标记为2）的电化学阻抗谱曲线。ECNF在所有图中用作参考。

图7.P-ECNF（A）、H-ECNF（B）和HP-ECNF（C）的孔体积比较。

图8.电纺碳纳米纤维中电解质离子转移示意图。

图9.P-ECNF-50-50在不同扫描速率下的循环伏安曲线（A）以及在不同电流密度下的恒电流充放电曲线（B）。

图10.电纺碳纳米纤维电极材料在5A/g电流密度下的循环稳定性。