醋酸纤维的高压热解行为及其在锂离子电池中的应用

发布时间：2020-08-25 13:12

【摘要】：醋酸纤维作为香烟过滤器的主要成分已被广泛使用并呈现出逐年增长趋势。然而,随着每年数以万亿计的香烟过滤器被随意丢弃,香烟过滤器已成为污染和危害人们生存环境的主要废弃物之一。现阶段有关香烟过滤器废弃物的处理方式主要是焚烧和填埋,但看似简单的处理方式对于生态环境以及人们的健康将会造成一定的危害。因此,如何回收和再利用这些香烟过滤器,使其转变为具有高附加值的材料,如各种结构的碳材料等,将有可能对今后香烟过滤器的回收再利用起到一定的促进作用。到目前为止,有关香烟过滤器废弃物的热解研究手段,大多局限于常压惰性环境下,获得的产物多为无定型的多孔碳材料且形貌较为单一。然而,从本世纪70年代起以自生压力法、水热法和超临界CO_2法等为代表的亚稳态合成技术的使用,为更大范围内控制材料成分和微观结构,并进而优化材料性能提供了新手段和新途径。特别是压力作为一个热力学维度,能够使一些在常压下难以进行的热力学过程在压力作用下得以实现。本论文以香烟过滤器为初始原料,以等静压烧结技术为手段,对其热解碳化的温度、压力和升温速率等热力学行为进行了研究。在此基础上,将过渡金属离子与醋酸纤维复合进行了高压热解研究。此外,将不同形貌结构的热解碳及其复合材料作为锂离子电池的负极进行了相关测试,结果如下:(1)研究了温度、压力及升温速率对香烟过滤器的碳化行为以及对碳材料形貌和结构的影响。研究发现,温度和压力的提升有助于改善热解碳的石墨化度,升温速率有助于热解碳的形貌调控。此外,将这些热解碳作为锂离子电池的负极材料进行了充放电性能、倍率性能以及阻抗等电化学研究。(2)为了拓宽热解碳的应用,将香烟过滤器废弃物与不同含量的钴(铁)离子进行混合并在等静压下碳化。研究了Co(Fe)/C材料的结构和形貌,在此基础上分析了电化学性能以及储锂机制。(3)为了解决Co(Fe)/C材料作为负极时充放电衰减较快以及电导率较低的问题,将Co(Fe)/C材料进行环己烷包覆并在高压下碳化。研究了Co(Fe)/C@C材料的形貌、结构以及作为锂离子电池负极时其循环效率和倍率性能。
【学位授予单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ340.1;TM912
【图文】：

二醋酸纤维素的结构式

废弃的香烟过滤器现阶段有关香烟过滤器废弃物的处理方式主要是焚烧和填埋

用香烟过滤器热解制备NCF的工艺示意图

【参考文献】

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本文编号：2803732