新電極材料之碳化鎢-碳納米纖維複合膜

碳化鎢是一類典型的過渡金屬碳化物，它屬於六方晶系。碳化鎢具有良好的導電性，且納米尺寸的碳化鎢具有良好的潛力取代貴金屬作為析氫反應的催化劑，因此，它在催化析氫等領域受到廣泛的關注。

但是，碳化鎢在鋰離子電池電極材料方面的應用目前還未得深入探索，且純碳化鎢易於團聚，使其活性位點無法得到充分暴露，嚴重影響了其電化學活性和能量儲存的迴圈穩定性。所以，將碳化鎢與碳納米纖維進行複合應用於柔性自支撐鋰離子電池電極材料具有重要意義。

靜電紡絲是一種簡單而有效地製備碳納米纖維的技術，通過高壓靜電將聚合物溶液進行紡絲，再進行預氧化和高溫碳化可製備得到具有三維多孔結構、高比表面積和較高導電性的碳納米纖維紡 絲膜。有學者提出一種碳化鎢-碳納米纖維複合膜的製備方法，其實驗的過程如下：

(1)將0.75g四硫代鎢酸銨和0.5g聚丙烯腈粉末加入到5mL N,N-二甲基甲醯胺溶劑中，持續攪拌，得到均一的粘稠分散液；

(2)將得到的分散液進行靜電紡絲，其調節工藝參數為：靜電場電壓20kV，紡絲速度0.1mm min^-1，接收距離20cm，得到四硫代鎢酸銨/聚丙烯腈紡絲膜；

(3)將得到的紡絲膜放在空氣氣氛下預氧化，預氧化的溫度為250℃，升溫速率為2℃ min-1， 預氧化恒溫時間為2h，得到預氧化後的四硫代鎢酸銨/聚丙烯腈複合膜；

(4)將得到的預氧化後的四硫代鎢酸銨/聚丙烯腈複合膜在氬氫氣氛中一步法進行高溫碳化， 熱處理溫度為700℃，升溫速率為5℃ min^-1，恒溫時間為5h，得到原位煆燒法製備碳化鎢包埋的碳納米纖維複合膜，記為W2C/CNF^-1。

在電化學測試中，以所製備的碳納米纖維複合材料作為正極，鋰片作為負極組裝扣式半電池，採用電池充放電曲線研究所製備的碳纖維複合材料的電容量。從充放電曲線圖可以看出，電流密度為0.1A g時，製備的碳化鎢包埋的碳納米纖維複合膜組裝電池的比容量較之以純碳納米纖維有 了顯著提高，可用作一種理想的鋰離子電池以及超級電容器等新能源器件的柔性自支撐電極材料。