碳納米纖維用作鋰離子二次電池負極材料的研究.pdf

1、隨著社會的發(fā)展,鋰離子二次電池對充放電容量、充放電循環(huán)性能的要求越來越高。負極材料的選取對鋰離子二次電池的性能有極大的影響,因此高比容量、高穩(wěn)定性的負極材料的研制是鋰電池研究領域的熱點之一。碳納米纖維及其復合材料是目前鋰電池負極材料研究方向的一個分支。靜電紡絲法制備的碳納米纖維具有密度低、比表面積大、導電性能好、結構缺陷少等一系列優(yōu)勢,其作為鋰離子二次電池負極材料擁有廣闊的應用前景。
　　本文將分子量為1,300,000的聚乙烯吡

2、咯烷酮(PVP)溶解在無水乙醇中,配制成質量分數為8％的PVP溶液作為電紡溶液,采用靜電紡絲法,在室內濕度低于30%,紡絲速度為0.8mL/h、電紡電場約為1.9kV/cm、接收距離為13cm的電紡實驗條件下制備了大量連續(xù)、直徑尺寸較小且沿長度方向均勻的PVP聚合物納米纖維。
　　經過大量實驗和相關測試,確定了PVP聚合物納米纖維退火過程中的預氧化時間、預氧化溫度、炭化時間、炭化溫度等退火參數。實驗結果表明:PVP納米纖維只有在1

3、50℃經過24小時的預氧化,并在280℃經過2小時的預氧化,才能形成具有耐熱穩(wěn)定結構的纖維,得到預氧化程度較好的預氧化氈。只有預氧化程度較好的預氧化氈在高溫炭化后才能保持纖維的形態(tài),得到直徑在100nm~200nm之間且纖維形態(tài)保持良好的碳納米纖維。
　　采用熱重分析(TGA)、差示掃描量熱分析(DSC)、傅里葉變換紅外吸收光譜分析(FT-IR)、掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射分析(XRD)和激光拉曼光譜(LRS)等測試表征

4、了各種退火參數對預氧化纖維和碳納米纖維的形貌、結構及物相的影響。測試結果顯示,聚合物纖維經過預氧化完成了環(huán)化反應、吸熱反應、氧化反應等物理化學反應,形成了具有耐熱穩(wěn)定結構的纖維;在一定溫度范圍內,纖維的炭化程度隨著炭化溫度的升高和炭化時間的延長而增大。
　　將不同退火條件下制備的碳納米纖維作為正極,以鋰片為對電極,以1mol/L的LiPF6/EC+DMC+EMC(體積比1:1:1)為電解液,制備成了鈕扣式電池,在室溫下使用高精度電