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、本論文主要是設計具有不同電場分布的實驗裝置，來進行對比軟件仿真。通過電場模擬結(jié)果，結(jié)合實驗結(jié)論總結(jié)得出電場分布對靜電紡絲的影響。同時利用溶膠-凝膠結(jié)合電噴技術(shù)合成不同形貌的納米結(jié)構(gòu)纖維并對其進行了詳細的表征，特別是作為鋰離子電池的正極材料，通過對纖維電性質(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、基本原理和基本過程，重點介紹有關(guān)電噴技術(shù)的理

2、論研究，為電噴技術(shù)的應用提供理論指導。接下來介紹了電噴納米纖維的應用，電噴技術(shù)的發(fā)展為納米纖維的應用開拓了廣闊的空間。第二部分內(nèi)容介紹了溶膠-凝膠化學的發(fā)展以及這種方法的特點和基本原理以及溶膠-凝膠過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用和發(fā)展。
　　 2.靜電紡絲系統(tǒng)的靜電場仿真
　　 通過電場模擬的方法探究電場分布對靜電紡絲的影響，設計兩種具有不同電場分布的靜電紡絲實驗裝置，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)噴絲管不同間距對噴絲口處最大電場強度的影響，并與單噴頭系統(tǒng)進行了比較。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明顯減弱;在一定范圍內(nèi)，隨著噴絲管間距的增大，電場強度并沒有明顯的變化趨勢。實驗結(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多級結(jié)

4、構(gòu)的合成、表征及電化學性質(zhì)的研究
　　 運用電噴技術(shù)結(jié)合燒結(jié)合成由納米棒生長在Li1+xV3O8電噴纖維上構(gòu)成的多級結(jié)構(gòu)。所得產(chǎn)物通過場發(fā)射掃描(FE-SEM)，透射電鏡(TEM)，XRD以及拉曼光譜等進行了表征。通過對多級結(jié)構(gòu)的形成機制進行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)多級結(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多級結(jié)構(gòu)的電化學性通過循環(huán)伏安以及充放電實驗進行調(diào)查，結(jié)果顯示Li1+xV3O8多級結(jié)構(gòu)具有較高的放電容量，

5、材料也同時表現(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性質(zhì)的表征
　　 用電噴技術(shù)結(jié)合溶膠-凝膠化學制備鎂、硼摻雜的LiFePO4納米結(jié)構(gòu)纖維，并對其進行了詳細的表征，Mg的摻雜有效提高了材料的導電性，從而提高了其充放電容量，而B摻雜有效改善了纖維的微結(jié)構(gòu)，提高了纖維在電化學循環(huán)過程中微結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，從而有利于電化學循環(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中空復合纖維
　　 通過溶膠-凝膠結(jié)合共軸電噴制備BaFe12O19/Fe2O3中空復合纖維。在實驗中有機添加劑被用來調(diào)控溶膠的性質(zhì)。在接下來的燒結(jié)過程中，溶膠的性質(zhì)對電噴后干凝膠纖維的燒結(jié)行為有重要的影響，這導致了具有不同形貌的BaFe12O19/Fe2O3復合纖維的形成，特別是中空復合纖維的形