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

论文摘要

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(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2/Li(Ni1/2Mn1/2)O2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(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2/Li(Ni1/2Mn1/2)O2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(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2/Li(Ni1/2Mn1/2)O2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(Ni0.8Co0.2)O2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(Ni0.8Co0.2)O2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(Ni0.8Co0.2)O2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LiFePO4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LiFePO4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LiFePO4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。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 第一节 溶胶凝胶-电纺技术
• 1.1.1 溶胶凝胶-电纺基本原理
• 1.1.2 溶胶凝胶-电纺国内外研究概况
• 第二节 锂离子电池正极材料
• 1.2.1 锂离子电池对正极材料的要求
• 1.2.2 锂离子电池正极材料的国内外研究概况
• 第三节 本课题选题思路及研究目的
• 参考文献
• 1/3Co_1/3Mn_1/3)O₂/Li(Ni_1/2Mn_1/2)O₂纤维的合成及其电化学性质表征'>第二章 核壳结构Li(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)O₂/Li(Ni_1/2Mn_1/2)O₂纤维的合成及其电化学性质表征
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 合成
• 2.2.2 表征
• 2.2.3 电化学性质测定
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 纤维的形貌
• 2.3.2 纤维的制备
• 2.3.3 纤维的电化学性质
• 2.4 本章小结
• 参考文献
• 0.8Co_0.2)O₂中空纤维的合成及其电化学性质表征'>第三章 Li(Ni_0.8Co_0.2)O₂中空纤维的合成及其电化学性质表征
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 合成
• 3.2.2 表征
• 3.2.3 电化学性质测试
• 3.3 结果与讨论
• 0.8Co_0.2)O₂纤维的形貌与结构'>3.3.1 Li(Ni_0.8Co_0.2)O₂纤维的形貌与结构
• 0.8Co_0.2)O₂中空纤维的制备'>3.3.2 Li(Ni_0.8Co_0.2)O₂中空纤维的制备
• 0.8Co_0.2)O₂中空纤维的电化学性质'>3.3.3 Li(Ni_0.8Co_0.2)O₂中空纤维的电化学性质
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 4纤维的制备及其电化学性质的表征'>第四章 LiFePO₄纤维的制备及其电化学性质的表征
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 合成
• 4.2.2 表征
• 4.2.3 电化学性质测试
• 4.3 结果与讨论
• 4纤维的形貌和结构'>4.3.1 LiFePO₄纤维的形貌和结构
• 4纤维的制备'>4.3.2 LiFePO₄纤维的制备
• 4纤维的电化学性质'>4.3.3 LiFePO₄纤维的电化学性质
• 4.4 本章小结
• 参考文献
• 结束语
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表