柔性聚丙烯腈基碳纳米纤维膜的制备及其储钠性能的研究
发布时间：2021-10-29 08:38
可穿戴设备的发展将为我们提供更加便捷的生活体验。为了满足器件佩戴后活动时所需的柔性要求,需要设计与之匹配的柔性储能设备。钠矿储量和成本的优势使得钠离子电池成为柔性储能设备的候选之一。电极材料作为其中不可或缺的一环,其开发吸引了更多研发人员的目光。其中,硬碳材料因宽石墨间距、乱层堆叠等结构特点,有利于钠离子存储,因此成为最有商业化潜力的材料。但是,目前的硬碳负极材料研究中,低密度和低面负载量限制了钠离子电池在便携式器件中的性能,使用粘结剂的粉末状负极材料,在折叠扭曲过程中表现出的脆性无法满足柔性器件的需求,这些都是当下仍待解决的问题。此外,对储钠机理的研究,对设计满足使用性能的柔性负极材料也可以起到一定指导作用。本论文通过静电纺丝的工艺手段,以聚丙烯腈为碳源,选用不同填料,制备了一系列的柔性碳纳米纤维膜。选取三聚氰胺作为富氮前驱体填料,通过调整碳化工艺,制备得到具有高氮含量（15 a.t%）,卷曲碳纳米纤维形貌的超柔碳膜。探究了异质元素掺杂及对与储钠性能的影响。随着硬碳无序度的增加,存储钠离子的行为由吸附嵌入共同主导。1 Ag-1下进行恒电流充放电测试,表现出出色的千次长循环稳定性,即便...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２?ＳＩＢ工作原理示意图［５】??Ｆｉｇ．?１－２?Ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｏｐｅｒａｔｉｎｇ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ?ｆｏｒ?ＳＩＢｓ［５］．??
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?第一章绪论???（ａ）?＿?■ＨＨＩ?ｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎ?￣??■＊＊＂?？?Ｑ?ｒ??ｍｍｍｍ?＾?３００?°Ｃ／ｖａｃｕｕｍ?，?二，＇ｖ．?６Ｓ０?°Ｃ?／?３ｈ?＾ＢＳＵＫｌ＾??Ｓｔｅ？?４?＇?⑩??图１－４高柔性Ｎ－ＣＮＦ的制备示意图［１２］??Ｆｉｇ．１－４?Ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｈｉｇｈｌｙ?ｆｌｅｘｉｂｌｅ?Ｎ－ＣＮＦ．［１２】??自支撑电极的制备思路主要分为两种：无模板法和模板辅助法。无模板法指通过??静电纺丝将活性材料与碳基材料结合。楼雄文课题组使用聚酰胺酸（ＰＡＡ）作为聚合??物前驱体来制备柔性的氮掺杂碳纳米纤维膜（Ｎ－ＣＮＦ）。［１２１图１－４展示出了高柔性碳??纳米纤维膜的制造过程。获得的Ｎ－ＣＮＦ具有良好的柔性，可作为自支撑电极，无需??粘合剂电极。Ｎ－ＣＮＦ拥有３Ｄ网络结构，制备得到的Ｎ－ＣＮＦ中的Ｎ含量为７．１５ａ．ｔ％。??掺杂的Ｎ可以用作电化学活性位点，以提高碳纳米纤维的钠离子存储能力。模板辅助??法则需要各种基底，如铜、镍等金属基底或者碳纸、碳布等含碳基底，在基底上生长??活性物质来制备自支撑电极。??１．２钠基电池碳负极材料的分类??负极材料主要包含碳基材料、金属氧化物、合金类材料等。其中碳基材料具有来??源丰富，充放电测试过程中结构稳定等特点，在钠离子电池负极材料研宄中，吸引了??更多的关注。??１．２．１石墨类碳??石墨是当前ＵＢ中使用最广泛的阳极材料，可以通过锂嵌入得到ＬｉＣ６，石墨的理??论容量为３７２?ｍＡｈ?ｇ－１。但由于Ｎａ在石墨中几乎不形成阶段性石墨插层化合物（ＧＩＣ），??
【参考文献】：
期刊论文
[1]静电纺丝在钠离子电池中的应用研究进展[J]. 王玲,杨国锐,王嘉楠,王思岚,彭生杰,延卫. 化学学报. 2018(09)
[2]氮掺杂对碳材料性能的影响研究进展[J]. 张德懿,雷龙艳,尚永花. 化工进展. 2016(03)
[3]从“纳米蜘蛛”说起——电纺丝的全球产业化[J]. 王波,胡平. 新材料产业. 2007(06)
本文编号：3464340
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２?ＳＩＢ工作原理示意图［５】??Ｆｉｇ．?１－２?Ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｏｐｅｒａｔｉｎｇ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ?ｆｏｒ?ＳＩＢｓ［５］．??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]静电纺丝在钠离子电池中的应用研究进展[J]. 王玲,杨国锐,王嘉楠,王思岚,彭生杰,延卫. 化学学报. 2018(09)
[2]氮掺杂对碳材料性能的影响研究进展[J]. 张德懿,雷龙艳,尚永花. 化工进展. 2016(03)
[3]从“纳米蜘蛛”说起——电纺丝的全球产业化[J]. 王波,胡平. 新材料产业. 2007(06)
本文编号：3464340
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