溶膠凝膠法結(jié)合電噴技術(shù)制備鋰離子電池正極材料.pdf

1、本論文主要是設(shè)計(jì)具有不同電場(chǎng)分布的實(shí)驗(yàn)裝置，來(lái)進(jìn)行對(duì)比軟件仿真。通過(guò)電場(chǎng)模擬結(jié)果，結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)論總結(jié)得出電場(chǎng)分布對(duì)靜電紡絲的影響。同時(shí)利用溶膠-凝膠結(jié)合電噴技術(shù)合成不同形貌的納米結(jié)構(gòu)纖維并對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)的表征，特別是作為鋰離子電池的正極材料，通過(guò)對(duì)纖維電性質(zhì)的研究，以提高纖維作為鋰離子電池正極材料的電化學(xué)性能。
　　 1.緒論部分
　　 介紹了制備纖維的電噴技術(shù)，包括其發(fā)展歷史、基本原理和基本過(guò)程，重點(diǎn)介紹有關(guān)電噴技術(shù)的理

2、論研究，為電噴技術(shù)的應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。接下來(lái)介紹了電噴納米纖維的應(yīng)用，電噴技術(shù)的發(fā)展為納米纖維的應(yīng)用開(kāi)拓了廣闊的空間。第二部分內(nèi)容介紹了溶膠-凝膠化學(xué)的發(fā)展以及這種方法的特點(diǎn)和基本原理以及溶膠-凝膠過(guò)程中每一步的影響因素。最后介紹了溶膠-凝膠結(jié)合電噴技術(shù)在制備納米纖維方面的應(yīng)用和發(fā)展。
　　 2.靜電紡絲系統(tǒng)的靜電場(chǎng)仿真
　　 通過(guò)電場(chǎng)模擬的方法探究電場(chǎng)分布對(duì)靜電紡絲的影響，設(shè)計(jì)兩種具有不同電場(chǎng)分布的靜電紡絲實(shí)驗(yàn)裝置，一

3、種是常規(guī)針頭形式，一種是加入輔助板的針頭形式。用有限元(FEM)研究了多噴頭系統(tǒng)噴絲管不同間距對(duì)噴絲口處最大電場(chǎng)強(qiáng)度的影響，并與單噴頭系統(tǒng)進(jìn)行了比較。研究表明，由于其它噴絲管的引入，多噴頭系統(tǒng)噴絲口處的局部電場(chǎng)明顯減弱;在一定范圍內(nèi)，隨著噴絲管間距的增大，電場(chǎng)強(qiáng)度并沒(méi)有明顯的變化趨勢(shì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，相同條件下多噴頭系統(tǒng)的紡絲效果優(yōu)于單噴頭系統(tǒng);多噴頭系統(tǒng)噴絲管間距與紡出的纖維狀態(tài)有一定的聯(lián)系。
　　 3.Li1+xV3O8多級(jí)結(jié)

4、構(gòu)的合成、表征及電化學(xué)性質(zhì)的研究
　　 運(yùn)用電噴技術(shù)結(jié)合燒結(jié)合成由納米棒生長(zhǎng)在Li1+xV3O8電噴纖維上構(gòu)成的多級(jí)結(jié)構(gòu)。所得產(chǎn)物通過(guò)場(chǎng)發(fā)射掃描(FE-SEM)，透射電鏡(TEM)，XRD以及拉曼光譜等進(jìn)行了表征。通過(guò)對(duì)多級(jí)結(jié)構(gòu)的形成機(jī)制進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)多級(jí)結(jié)構(gòu)的形貌主要由電噴纖維的尺寸以及燒結(jié)條件所決定。Li1+xV3O8多級(jí)結(jié)構(gòu)的電化學(xué)性通過(guò)循環(huán)伏安以及充放電實(shí)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)查，結(jié)果顯示Li1+xV3O8多級(jí)結(jié)構(gòu)具有較高的放電容量，

5、材料也同時(shí)表現(xiàn)出極好的循環(huán)穩(wěn)定性。
　　 4.金屬離子摻雜LiFePO4納米纖維的合成及電化學(xué)性質(zhì)的表征
　　 用電噴技術(shù)結(jié)合溶膠-凝膠化學(xué)制備鎂、硼摻雜的LiFePO4納米結(jié)構(gòu)纖維，并對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)的表征，Mg的摻雜有效提高了材料的導(dǎo)電性，從而提高了其充放電容量，而B(niǎo)摻雜有效改善了纖維的微結(jié)構(gòu)，提高了纖維在電化學(xué)循環(huán)過(guò)程中微結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，從而有利于電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性的提高。鎂、硼摻雜的LiFePO4納米結(jié)構(gòu)纖維將會(huì)有效改

6、善鋰離子電池電極材料的性能，是一種極有發(fā)展前景的正極材料。
　　 5溶膠-凝膠法結(jié)合共軸電噴制備BaFe12O19/Fe2O3中空復(fù)合纖維
　　 通過(guò)溶膠-凝膠結(jié)合共軸電噴制備BaFe12O19/Fe2O3中空復(fù)合纖維。在實(shí)驗(yàn)中有機(jī)添加劑被用來(lái)調(diào)控溶膠的性質(zhì)。在接下來(lái)的燒結(jié)過(guò)程中，溶膠的性質(zhì)對(duì)電噴后干凝膠纖維的燒結(jié)行為有重要的影響，這導(dǎo)致了具有不同形貌的BaFe12O19/Fe2O3復(fù)合纖維的形成，特別是中空復(fù)合纖維的形