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

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。

目录

声明

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

第二章核壳结构Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2/Li(Ni1/3Mn1/2)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

第二章Li(Ni0.8Co0.2)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

3.3.1 Li(Ni0.8Co0.2)O2纤维的形貌与结构

3.3.2Li(Ni0.8Co0.2)O2中空纤维的制备

3.3.3Li(Ni0.8Co0.2)O2中空纤维的电化学性质

3.4本章小结

参考文献

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

4.3.1 LiFePO4纤维的形貌和结构

4.3.2 LiFePO4纤维的制备

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