MnO-CNFs復(fù)合薄膜材料的制備及電化學(xué)性能研究.pdf

1、為了滿足持續(xù)增長(zhǎng)的性能需求，為下一代鋰離子電池尋找一種高容量和長(zhǎng)壽命的負(fù)極材料迫在眉睫。MnO具有比容量高(756 mA hg-1)、工作電壓低(1.032 V vs Li/Li+)、自然資源豐富和環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，作為鋰電池負(fù)極材料具有較高的研究?jī)r(jià)值。但較低的電導(dǎo)率(10-8～10-6 S cm-1)和劇烈的體積膨脹嚴(yán)重限制了MnO在實(shí)際中的應(yīng)用。將MnO納米化，不僅增大比表面積，擴(kuò)大與電解液的接觸面積，活性位點(diǎn)增多，并且縮短了Li+的

2、穿梭距離，提高了材料的電化學(xué)性能。MnO表面包覆一層碳，既能夠提高材料的導(dǎo)電能力，又可以為循環(huán)過程中的體積膨脹提供緩沖空間，防止活性物質(zhì)的粉化，保證電極材料的結(jié)構(gòu)完整。靜電紡絲技術(shù)是一種常用的制備纖維薄膜的方法，工藝簡(jiǎn)單，可控性高。本課題利用靜電紡絲制備了不同形貌的MnO/CNFs復(fù)合薄膜材料，并探究了MnO的含量對(duì)電化學(xué)性能的影響。
　　以Mn(CH3COO)2·4H2O和KMnO4為原料，采用低溫固相法制備了MnO2顆粒，與P

3、AN復(fù)合后，制備了MnO顆粒/CNFs復(fù)合薄膜材料?；瘜W(xué)組成結(jié)果顯示，通過直接將MnO2顆粒紡入PAN中，可以提高活性物質(zhì)在復(fù)合材料中的含量。但是隨著MnO2含量增加，纖維內(nèi)部逐漸出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象。直接作為電極材料組裝成半電池，電化學(xué)數(shù)據(jù)表明團(tuán)聚體嚴(yán)重影響了復(fù)合材料的電化學(xué)性能，在200 mA g-1電流密度下，100次循環(huán)后，最大比容量?jī)H為300 mAh g-1。
　　以Mn(CH3COO)2·4H2O為原料，與PAN復(fù)合并高溫?zé)崽?/p>

4、理后制備了超細(xì)MnO/CNFs復(fù)合薄膜材料。電鏡結(jié)果顯示纖維的直徑隨活性物質(zhì)的含量的提高而增大，無團(tuán)聚體出現(xiàn)。將復(fù)合薄膜作為自支持電極材料組裝成半電池，并進(jìn)行電化學(xué)性能測(cè)試，結(jié)果表明:超細(xì)MnO與CNFs復(fù)合后，首次放電比容量高于PAN-C，但由于體系內(nèi)活性物質(zhì)在循環(huán)過程中體積膨脹，導(dǎo)致纖維結(jié)構(gòu)破壞，電極材料的容量衰減嚴(yán)重。
　　為了解決納米粒子團(tuán)聚的問題同時(shí)緩解體積膨脹，改變MnO2形貌，采用水熱法制備了中空MnO2納米棒。與P