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溶胶凝胶法结合电纺技术合成纳米结构纤维及其电化学性质研究

刘芳芳  
【摘要】: 本论文主要讨论溶胶凝胶结合电纺技术合成纳米结构纤维,并测试其作为锂离子电池正极材料的电化学性质。 第一章主要分三部分,分别介绍了溶胶凝胶化学、电纺技术和锂离子电池。第一部分主要介绍了溶胶凝胶-电纺的基本原理,通过描述其基本过程揭示最终产物的影响因素,并简单介绍了溶胶凝胶-电纺技术的国内外概况;第二部分主要介绍了锂离子电池对正极材料的要求,并详细介绍了锂离子电池正极材料的发展,以及纳米结构纤维材料作为正极材料的优势。第三节说明了本文的选题思路及研究目的。 第二章主要介绍了核壳结构Li(Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3))O_2/Li(Ni_(1/2)Mn_(1/2))O_2纳米纤维的合成、表征及其作为锂离子电池正极材料的电化学性质表征。本实验采用醋酸盐为原料提供锂离子及过渡金属离子(钴、镍、锰),以柠檬酸为螯合剂,去离子水为溶剂通过溶胶凝胶法合成可纺性溶胶,对溶胶进行同轴电纺得到核壳结构纳米纤维,将纤维干燥后在不同温度下对其进行烧结,在700℃得到最终晶化产物:核壳结构Li(Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3))O_2/Li(Ni_(1/2)Mn_(1/2))O_2纳米纤维。我们对样品进行了TG、IR、XRD、TEM、SEM等基本表征,以确定样品的烧结过程中组分和结构的演化,以及样品的晶化程度和形貌变化。并将核壳结构纳米纤维Li(Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3))O_2/Li(Ni_(1/2)Mn_(1/2))O_2作为锂离子电池正极材料,通过组装锂离子电池,测试了电池的充放电性能和循环性能。 第三章主要介绍了中空纳米结构Li(Ni_(0.8)Co_(0.2))O_2纤维的合成、表征及其作为锂离子电池正极材料的电化学性质表征。同样以醋酸盐提供金属离子,柠檬酸为螯合剂,PVP为添加剂,去离子水为溶剂通过溶胶凝胶过程合成可纺性溶胶,再通过单管电纺过程得到纤维结构,经过烧结后得到最终产物:中空纳米结构Li(Ni_(0.8)Co_(0.2))O_2纤维。对样品进行了TG、IR、XRD、TEM及SEM等基本表征,以确定样品的烧结过程中组分和结构的演化,以及样品的晶化程度和形貌变化。并将中空纳米结构Li(Ni_(0.8)Co_(0.2))O_2纤维作为锂离子电池正极材料,通过组装锂离子电池,测试电池的充放电性能和循环性能。 第四章主要介绍了纳米结构LiFePO_4纤维的制备、基本表征其作为锂离子电池正极材料的电化学性质表征。本实验以二价铁源为原料,以醋酸锂提供锂离子、以柠檬酸为螯合剂、去离子水为溶剂,在70℃水浴中形成可纺性溶胶;通过电纺过程形成纳米结构纤维。再于惰气下进行烧结,最终形成纳米结构LiFePO_4纤维。我们对样品进行了TG、IR、XRD、TEM及SEM等基本表征,以确定样品烧结过程中组分和结构的演化,以及样品的晶化程度和形貌变化。并将纳米结构LiFePO_4纤维作为锂离子电池正极材料,通过组装锂离子电池,测试电池的充放电性能和循环性能。


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