氣紡絲法制備納米纖維工藝研究及其應(yīng)用

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1、電子科技大學(xué)UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA碩士學(xué)位論文MASTERTHESIS論文題目氣紡絲法制備納米纖維工藝研究及其應(yīng)用學(xué)科專業(yè)材料科學(xué)與工程學(xué)號201521037008作者姓名杜瑋指導(dǎo)教師何泓材教授分類號密級注1UDC學(xué)位論文氣紡絲法制備納米纖維工藝研究及其應(yīng)用（題名和副題名）杜瑋（作者姓名）指導(dǎo)教師何泓材教授電子科技大學(xué)成都（姓名、職稱、單位名稱）申請學(xué)位級別碩士學(xué)科專業(yè)材料科學(xué)與工程提交論文日期2018.4論文答辯日期2018.5學(xué)位授予單位和日期

2、電子科技大學(xué)2018年6月答辯委員會主席評閱人注1：注明《國際十進分類法UDC》的類號。STUDYONPREPARATIONPROCESSOFNANOFIBERANDITSAPPLICATIONBASEDONBLOWINGSPINNINGAMasterDissertationSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaDiscipline:MaterialScienceandEngineeringAuthor:DuWeiSupervisor:Pro

3、fessorHeHongcaiSchool:SchoolofMaterialsandEnergy獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進行的研宄工作。及取得的研究成果據(jù)我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方夕卜，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研宄成果，也不包含為獲得電子科技大學(xué)或其它教育機構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研宄所做的任何貢獻均己在論文中作了明確的說明并表示謝意。作者簽名：ＩＩ日期：年辦月１日論文使用授權(quán)本學(xué)位論文作者完全了解電子

4、科技大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)電子科技大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。（保密的學(xué)位論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定）作者簽名：來妹導(dǎo)師簽名：－＿ｊ日期：年６月，日ｆ摘要摘要現(xiàn)在商業(yè)化鋰離子電池的負(fù)極材料一般使用石墨，可石墨的理論比容量僅僅只有372mAh/g，已經(jīng)越來越無法滿足人們對其高能量密度的使用需求。因此，提高鋰離子

5、電池的負(fù)極材料的循環(huán)性能和放電比容量已發(fā)展成為研究的熱點。過渡金屬氧化物價格低廉，而且其理論比容量大約為碳材料的三倍，但是其在充放電的過程中易發(fā)生體積膨脹，導(dǎo)致電池循環(huán)性能變差。目前，針對這方面問題的主要解決手段包括納米化和復(fù)合結(jié)構(gòu)。材料的納米化可以縮短鋰離子的傳輸距離，材料的復(fù)合可以緩沖充放電過程中體積形變對電極結(jié)構(gòu)的破壞。本論文通過采用氣紡絲工藝技術(shù)使材料納米纖維化以及復(fù)合納米碳纖維的方式來提高SnO2、Co3O4的電化學(xué)性能。本論文的具體研究內(nèi)容如下:(1)采用氣紡絲技術(shù)制備SnO2和Co3O4納米纖維，對材料進行S

6、EM表征，探索各工藝參數(shù)對纖維直徑分布的影響，并測試其作為鋰離子電池負(fù)極材料的電化學(xué)性能。實驗表明，當(dāng)流速和粘結(jié)劑濃度增加時，氣紡絲納米纖維的直徑增大；當(dāng)施加氣壓的強度增大時，氣紡絲納米纖維的直徑減??；接收距離的變化，對氣紡絲納米纖維直徑大小的影響不明顯。氣紡SnO2和Co3O4納米纖維負(fù)極電池在電流密度為0.5C時，其首次放電比容量分別為1011mAh/g和1120mAh/g，皆高于其理論放電比容量。(2)采用氣紡絲技術(shù)制備摻氟二氧化錫（FTO）納米線纖維，同時將氣紡Co3O4納米纖維浸泡于未加粘結(jié)劑的FTO前驅(qū)紡絲液制

7、備復(fù)合Co3O4-FTO納米纖維，并測試其作為鋰電負(fù)極材料的電化學(xué)性能。實驗表明，與單一的Co3O4和FTO納米線相比，復(fù)合Co3O4-FTO納米纖維作為負(fù)極材料組裝的鋰電池展現(xiàn)出更高的鋰離子存儲容量，更優(yōu)異的循環(huán)性能和倍率性能，其首次放電容量達1321mAh/g，在電流密度為0.5C時，其容量在經(jīng)過50圈循環(huán)后仍然有400mAh/g，遠高于單純的FTO納米線電極（78mAh/g）。(3)采用氣紡絲、預(yù)氧化和碳化等工藝,制備出三種氧化物復(fù)合納米碳纖維，并考察其作為鋰電負(fù)極材料的電化學(xué)性能。結(jié)果表明，CF-SnO2-Co3O

8、4碳纖維作為負(fù)極主材組裝的電池具有最佳的充放電性能，首次放電容量高達1490mAh/g，50次循環(huán)之后放電容量仍維持在599mAh/g左右。關(guān)鍵詞：氣紡絲，SnO2，Co3O4，鋰離子電池，負(fù)極材料IABSTRACTABSTRACTThecommerciallithium-ionbatteriescur