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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

作　者: 刘芳芳
导　师: 陈代荣；焦秀玲
学　校: 山东大学
专　业: 无机化学
关键词: 溶胶凝胶 电纺技术 纳米结构纤维 锂离子电池正极材料
分类号: TQ340.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 258次
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内容摘要


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。

全文目录


中文摘要  7-9
ABSTRACT  9-11
第一章 绪论  11-25
  第一节 溶胶凝胶-电纺技术  11-17
    1.1.1 溶胶凝胶-电纺基本原理  11-14
    1.1.2 溶胶凝胶-电纺国内外研究概况  14-17
  第二节 锂离子电池正极材料  17-20
    1.2.1 锂离子电池对正极材料的要求  17-18
    1.2.2 锂离子电池正极材料的国内外研究概况  18-20
  第三节 本课题选题思路及研究目的  20-21
  参考文献  21-25
第二章 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纤维的合成及其电化学性质表征  25-41
  2.1 前言  25-27
  2.2 实验部分  27-29
    2.2.1 合成  27-28
    2.2.2 表征  28
    2.2.3 电化学性质测定  28-29
  2.3 结果与讨论  29-37
    2.3.1 纤维的形貌  29-31
    2.3.2 纤维的制备  31-35
    2.3.3 纤维的电化学性质  35-37
  2.4 本章小结  37-38
  参考文献  38-41
第三章 Li(Ni_(0.8)Co_(0.2))O_2中空纤维的合成及其电化学性质表征  41-58
  3.1 前言  41-43
  3.2 实验部分  43-45
    3.2.1 合成  43-44
    3.2.2 表征  44
    3.2.3 电化学性质测试  44-45
  3.3 结果与讨论  45-55
    3.3.1 Li(Ni_(0.8)Co_(0.2))O_2纤维的形貌与结构  45-50
    3.3.2 Li(Ni_(0.8)Co_(0.2))O_2中空纤维的制备  50-53
    3.3.3 Li(Ni_(0.8)Co_(0.2))O_2中空纤维的电化学性质  53-55
  3.4 本章小结  55
  参考文献  55-58
第四章 LiFePO_4纤维的制备及其电化学性质的表征  58-69
  4.1 前言  58-60
  4.2 实验部分  60-61
    4.2.1 合成  60
    4.2.2 表征  60-61
    4.2.3 电化学性质测试  61
  4.3 结果与讨论  61-67
    4.3.1 LiFePO_4纤维的形貌和结构  61-63
    4.3.2 LiFePO_4纤维的制备  63-65
    4.3.3 LiFePO_4纤维的电化学性质  65-67
  4.4 本章小结  67
  参考文献  67-69
结束语  69-70
致谢  70-71
学位论文评阅及答辩情况表  71

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 化学纤维工业 > 一般性问题 > 基础理论
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