DOI:10.1016/j.electacta.2020.136755

通过静电纺丝法合成了镍锰氧化物和碳纳米纤维（NiMn2O4/CNF）复合材料，并将其作为钒液流电池（VRFB）的对称电极进行了研究。X射线衍射图显示出NiMn2O4/CNF的形成，其特征在于立方尖晶石型结构和碳纳米纤维的高度石墨化。XPS分析揭示了镍和锰分别为Ni2+/Ni3+和Mn2+/Mn3+的混合氧化态。通过扫描电子显微镜分析（SEM）可以看出，NiMn2O4纳米颗粒完全覆盖在碳纳米纤维表面上。绘制从80 mA/cm2至500 mA/cm2的充放电曲线。最佳结果表明，在500 mA/cm2下，能量效率（EE）约为68％，相应的放电深度（DoD）约为55％。高电导率和高亲水性有助于提高有效表面的利用率，这可能是静电纺电极取得显著效果的原因。实际上，由于NiMn2O4/CNF的结构缺陷以及羟基（OH）、羧基（COOH）和氮官能团的存在，电极/电解质界面处的电催化活性增加。因此，在极高的电流密度下获得了显著的功率密度，在500 mA/cm2下为550 mW/cm2。

图1：（a）CNF和NiMn2O4/CNF样品之间的XRD衍射图比较；（b）NiMn2O4/CNF的氮气吸附和解吸等温线以及孔体积曲线（插图）。

图2：电纺NiMn2O4/CNF的SEM图像a）和b），TEM图像（c）和NiMn2O4/CNF的微晶尺寸分布（d）。

图3：NiMn2O4/CNF复合材料的XPS光谱：（a）全扫描光谱；（b）Ni2p的核心能级谱；（c）Mn2p的核心能级谱；（d）C1s的核心能级谱；（e）O1s的核心能级谱；（f）N1s的核心能级谱。

图4：（a）在30 mV s-1扫描速率下的CV曲线，以及（b）在0.2 M VOSO4+4 M H2SO4溶液中的原始CNF和NiMn2O4/CNF电极的奈奎斯特图。

图5：NiMn2O4/CNF从80 mA/cm2到500 mA/cm2的充电/放电曲线。

图6：（a）在80 mA cm-2、（b）200 mA cm-2、（c）300 mA cm-2下的充电/放电曲线之间的比较；（d）组装有商用CF、原始CNF和NiMn2O4/CNF的电池的功率密度数据。

图7：自制电纺（a-b-d-e）和商用CF样品（c-f）的电化学参数。

图8：在不同电流密度下经过100次充/放电循环后，NiMn2O4/CNF的电化学参数曲线。