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静电纺丝法制备超细纤维具有连续性好、可控性强、简单高效和规模化前景广阔等优点。采用不同组分的纺丝前躯体,以及后处理方式,可以得到结构性能各异的超细碳纤维材料。在制备电化学电容器高性能电极材料中极具应用价值。本文通过高压静电纺丝技术,制备聚丙烯腈(PAN)基静电纺丝纤维,然后,采用溶剂致相分离或非溶剂致相分离以及热处理等方法,得到PAN基中孔/大孔型超细碳纤维电极材料,采用扫描电子显微镜、热失重分析和孔隙结构分析等对超细碳纤维的形貌结构和物化性能进行表征。并采用交流阻抗分析、循环伏安测试和恒电流充放电测试等方法对其电化学性能进行研究,得到电化学性能和超细碳纤维结构性能之间的结构-效能关系。本论文研究主要在以下三个方面展开:(1)溶剂致相分离法制备大孔型PAN基超细碳纤维的制备。将PAN溶解于硝基甲烷和水的混合溶剂中,制备PAN纺丝前驱溶液,在高压静电场作用下制备大孔 PAN静电纺丝纤维。由于PAN在混合溶剂中溶解度的差异,在高压静电纺丝过程中不同溶剂的分离、挥发会在高压静电纺丝纤维表面形成孔洞。然后通过碳化过程得到大孔型超细碳纤维。考察硝基甲烷和水的比例对高压静电纺丝纤维孔径、直径等的影响因素和作用机制。结果显示硝基甲烷:水比=94?96:6?4范围内PAN纤维具有良好的可纺性,当硝基甲烷:水=95:5时,得到的超细碳纤维具有较好的BET比表面积(471.4 m2·g-1)、平均孔半径(5.4 nm)和平均孔容积(30.1×10-3 cm3·g-1)。(2)非溶剂致相分离法制备中孔型PAN基超细碳纤维。将不同比例PAN和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶解于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中,然后通过高压静电纺丝技术制备PAN/PVP混合静电纺丝纤维。根据PAN和PVP溶解度的差异,通过超声波辅助水处理方法将水溶性PVP溶解于水中去除,从而得到多孔型PAN超细纤维。然后通过高温碳化过程得到中孔型超细碳纤维。同时,制备PAN基碳纤维和PAN/PVP混合静电纺丝基碳纤维。对以上3种方法得到的碳纤维进行形貌分析和结构表征,结果显示多孔型PAN基超细碳纤维具有较高的BET 比表面积(285.806 m2·g-1)、平均孔半径(9.9 nm)和平均空容积(143.69×1003 cm3·g01)。(3)中孔/大孔型超细碳纤维电极电化学性能研究。对微孔型、中孔型和大孔型PAN基超细纤维的电化学性能进行对比研究。结果显示超细碳纤维的内阻随着平均孔半径的增加而减小,比电容随着平均空容积的提高而增大,功率性能和容量保持率随着平均孔半径的增加而提高。对比各项电化学性能指标,结果显示通过PVP溶出致孔法得到的PAN基超细碳纤维具有较高的综合电化学性能:质量比电容为48.2 F·g-1、能量密度7.8 Wh·kg-1和功率密度13.7 kW·kg-1。