静电纺Co/C纳米纤维及其性能研究

发布时间：2024-04-06 17:30

　　锂离子电池作为一种新型环保节能的绿色电池,因其具备环保性、高比容量、长寿命和高安全性等特点在新能源领域备受关注,并且其在电动汽车等大型动力设备上具有很大应用潜能。负极材料是影响锂离子电池性能的关键因素之一,然而现在商业化的石墨负极材料理论容量相对较低,所以限制了其在储能领域的应用。因此研制可以替代石墨负极材料的新型高性能负极材料已经成为迫在眉睫的问题,也成为锂离子电池实现飞跃的前提。为了满足要求,各国的研究者们都在致力于寻求新型高性能负极材料。近年来过渡金属Co单质因其具备来源丰富、成本低、环保和理论比容量较高等优点逐渐成为锂离子电池负极材料研究的热门人选。但是单质Co作为锂离子电池负极材料在充放电过程中容易发生较大的体积膨胀,导致材料发生焚化、失活等现象,从而导致储锂性能大幅减低。本论文通过采用纳米化和与碳纳米纤维复合的方式来改善单质Co的电化学性能。本论文以乙酸钴(Co(CH3COO)2.4H2O)作为钴的前驱体和聚丙烯腈(PAN)作为碳的前驱体采用静电纺丝、预氧化和碳化等工艺制备得到静电纺Co/C纳米复合纤维。为了探索前驱体中不同钴含量对材料结构和性能的影响,我们使用了场发射扫描...

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 锂离子电池
        1.2.1 锂离子电池的发展概况
        1.2.2 锂离子电池的工作原理
        1.2.3 锂离子电池的优缺点
        1.2.4 锂离子电池负极材料的发展及种类
    1.3 纳米材料
        1.3.1 纳米材料的定义
        1.3.2 一维纳米材料与静电纺丝
    1.4 静电纺丝技术
        1.4.1 静电纺丝技术的研究背景
        1.4.2 静电纺丝技术的装置和原理
        1.4.3 静电纺丝过程中影响因素
        1.4.4 静电纺丝法制备纳米纤维的应用
        1.4.5 静电纺丝碳纳米纤维在锂离子电池材料上的应用
    1.5 本课题的选题意义和研究内容
第二章 实验部分
    2.1 实验仪器和药品
        2.1.1 实验仪器
        2.1.2 实验药品
    2.2 材料的表征测试方法
        2.2.1 材料的形貌表征
        2.2.2 材料的物相结构分析
        2.2.3 材料的热重分析(TG)
    2.3 材料的电池性能测试评估
        2.3.1 电极的制作及扣式电池的组装
        2.3.2 恒流充放电测试
        2.3.3 交流阻抗测试
第三章 静电纺丝制备Co/C纳米复合纤维
    3.1 引言
    3.2 静电纺丝Co/C纳米复合纤维的制备
        3.2.1 静电纺丝前驱液的配置
        3.2.2 静电纺丝的过程
        3.2.3 静电纺丝纤维的预氧化
        3.2.4 静电纺丝纤维的碳化
    3.3 静电纺纳米纤维的表征
        3.3.1 静电纺Co/C纳米复合纤维的热重测试分析
        3.3.2 静电纺Co/C纳米复合纤维的物相分析
        3.3.3 静电纺纳米纤维的形貌表征
        3.3.4 优化的静电纺纳米纤维的形貌表征
    3.4 本章小结
第四章 静电纺Co/C纳米复合纤维的锂电性能研究
    4.1 静电纺Co/C纳米复合纤维的首次和第二周充放电曲线
    4.2 静电纺Co/C纳米复合纤维的循环性能测试
    4.3 静电纺Co/C纳米复合纤维在不同电流密度下的倍率性能测试
    4.4 静电纺Co/C纳米复合纤维的交流阻抗测试
    4.5 本章小结
第五章 结论
参考文献
攻读硕士期间发表论文及参与科研项目
致谢



本文编号：3946951