金屬氧化物-碳復(fù)合纖維的制備及電化學(xué)性能研究.pdf

1、鋰離子電池是通信、交通和可再生能源方面最主要的能量儲(chǔ)備裝置。由于電極材料約占鋰離子電池成本的70％以上,所以,電極材料的選取對鋰離子電池性能的改善起著決定作用。傳統(tǒng)的石墨負(fù)極存在比容量低和充放電過程中鋰離子沉積等安全問題的缺點(diǎn),因此必須開發(fā)和研制新型的可替代石墨的負(fù)極材料,以適應(yīng)鋰離子電池未來發(fā)展需求。
　　近年來,靜電紡絲技術(shù)已被應(yīng)用于鋰離子電池電極材料的制備,通過靜電紡絲技術(shù)可構(gòu)造出多種結(jié)構(gòu)的纖維。碳材料循環(huán)穩(wěn)定性好,而金屬氧

2、化物具有較高的理論容量和能量密度。因此,采用靜電紡絲技術(shù),將碳材料和金屬氧化物的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合的金屬氧化物/碳復(fù)合纖維將會(huì)是一類富有潛力的鋰離子電池負(fù)極材料。本論文主要研究內(nèi)容:
　　1.采用靜電紡絲方法并結(jié)合后續(xù)熱處理制備出具有多孔結(jié)構(gòu)CoFe2O4/C復(fù)合纖維。TEM顯示CoFe2O4納米顆粒的粒徑約為42nm。在0.1C倍率下,首次放電容量達(dá)到1827mAh·g-1;經(jīng)過100次循環(huán)后,放電容量穩(wěn)定在1100mAh·g-1,為第

3、二次放電容量的82%。EIS測試表明CoFe2O4/C復(fù)合纖維的導(dǎo)電性也同樣優(yōu)于相同條件下得到的CoFe2O4纖維。
　　2.將電化學(xué)惰性的鈷換成能與鋰發(fā)生合金化反應(yīng)的鋅,制備出ZnFe2O4/C復(fù)合纖維。在0.1C倍率下,首次放電容量達(dá)到1343mAh·g-1;經(jīng)過100次循環(huán)后,充電容量穩(wěn)定在702mAh·g-1,充放電效率高達(dá)96.7%。此外,ZnFe2O4/C復(fù)合纖維還表現(xiàn)了優(yōu)異的速率性能,在0.1C、0.2C、0.5C、

4、1.0C和2.0C的充放電倍率下,平均放電容量分別為750mAh·g-1、650mAh·g-1,580mAh·g-1,520mAh·g-1和450mAh·g-1。
　　3.采用靜電紡絲方法,結(jié)合碳化處理,制備了ZnV2O6/C復(fù)合纖維。通過優(yōu)化溫度,得出700℃煅燒的ZnV2O6/C復(fù)合纖維電化學(xué)性能最佳。該溫度下的ZnV2O6/C復(fù)合纖維表現(xiàn)了突出的大功率充放電性能:電流密度為5000mA·g-1時(shí),充放電循環(huán)500次后,平均放