鋰離子電池由于能量密度高、充放電速度快、無記憶效應、安全性能好等優(yōu)點,被認為是最理想的電化學儲能裝置。而其電化學性能主要取決于電極材料,其中,鐵基氧硫化物因具有理論容量高、資源豐富、成本低廉和環(huán)境友好等優(yōu)點,成為最具實用價值的電極材料之一。然而鐵基氧硫化物作為電極材料時仍存在以下問題制約著其電化學性能的提升及商業(yè)化應用:①固有的低電導率,嚴重限制了電子在電極材料中的傳導;②充放電過程中較嚴重的體積膨脹效應,會導致電極材料的粉化脫落。針對以上問題,本論文利用靜電紡絲技術,構筑多種形貌可控的鐵基氧硫化物復合納米纖維。其一維結構可將電子的傳輸限制在一維維度上,并為電子和離子的擴散提供短通道;與碳復合可增加材料的導電性,解決鐵基氧硫化合物低電導率的問題;而自帶空隙的納米纖維和納米管（管中管）結構,可為充放電過程的體積膨脹提供充足緩沖空間,從而提高電極材料的循環(huán)穩(wěn)定性。這為鐵基氧硫化物在儲能領域中的實際應用提供了理論依據(jù)。本論文的研究內容主要分為以下五個部分:1.自帶納米空隙Fe3O4/C柔性納米纖維的結構設計及其儲鋰性能研究將α-FeOOH與聚丙烯腈（PAN）混合紡絲獲得FeOOH/PAN復合... 

【文章來源】：揚州大學江蘇省

【文章頁數(shù)】：167 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１－４鋰離子電池中的轉化反應機理示意圖??

數(shù)在控制最終納米纖維的結構和組成中都起著重要作用［９５，９８１。前者??包括針頭類型、前體溶液的濃度、聚合物的類型以及無機組分與聚合物的比例等因素，??而退火參數(shù)通常包括升溫速率、鍛燒溫度、時間和氣氛。??Ｉ??．Ａ?Ｊ??Ｐｏｌｙｍｅｒ?Ｓｏｌｕｔｉｏｎ??＇）?Ｉ??Ｓｙｒｉｎｇｅ?Ｐｕｍｐ?＾１????■??Ｔａｙｌｏｒ?Ｃｏｎｅ??＼?—１?Ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ??；＇■??ＨＶ?Ｐｏｗｅｒ?Ｓｕｐｐｌｙ?￣?????????????—??圖１－５靜電紡絲裝置圖??Ｆｉｇ．?１－５?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｂａｓｉｃ?ｓｅｔｕｐ?ｆｏｒ?ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｉｎｎｉｎｇ．??通過設計合適的噴絲頭，控制靜電紡絲ｘ藝參數(shù)和退火參數(shù)以及將靜電紡絲技術??４其他的方法相結合的手段，靜｜?Ｕ紡絲技術可以擴展半：合成多種形貌的納米纖維。如??圖１－６所示，目前己經(jīng)成功合成了琥珀項鏈狀１９９】，竹節(jié)狀，Ｕ螺旋形｜ｍＩ，項鏈狀｜Ｋ）２Ｉ，??帶狀ｌ｜Ｗｌ，多通道管狀管屮管狀Ｍｌ，氣泡狀ｌ１Ｇ５ｌ，空心管狀１１Ｕ６Ｉ，類豆莢狀１｜（）６１以及??分層結構１１（１７啲納米纖維。研究表明，這些納米纖維優(yōu)異的結構和多功能性對能量的存??儲與轉化、生物技術、紡織品、過濾器、傳感器等眾多應用領域具有高度的吸引力｜９８ｉｍ—??１（）８１。靜電紡絲制備的納米纖維具有大的比表面積和孔徑結構，可通過簡單可控的添加??其他組分來提供獨特的化學、物理和機械功能，因此，靜電紡絲技術為功能化的一維納??米纖維的制備打幵了一道大門。??７??

?揚州大學博士學位論文???（ｈ）?Ｍ?＇Ｊ??屢暖＿??圖１－６通過靜電紡絲法獲得各種結構的納米纖維：（ａ）琥珀項鏈狀［９９］，（ｂ）竹節(jié)狀［１ＧＱ］，（ｃ）螺旋??形［１（）１】，（ｄ）項鏈狀Ｉ１Ｑ２］，?（ｅ）帶狀［１Ｇ３］，（ｆ）多通道管狀［１Ｇ４］，?（ｇ）管中管狀［９８１?（ｈ）氣泡狀［１０５１??（ｉ）空心管狀［■］，（ｊ）類豆莢狀［岡以及（ｋ）分層結構［１Ｇ７］的納米纖維??Ｆｉｇ．?１－６?Ｖａｒｉｏｕｓ?ｎａｎｏｆｉｂｒｏｕｓ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ?ｏｂｔａｉｎｅｄ?ｂｙ?ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｉｎｎｉｎｇ．（ａ）?ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ?ａｍｂｅｒ?ｎｅｃｋｌａｃｅ？??ｌｉｋｅ，（ｂ）?ｂａｍｂｏｏ－ｌｉｋｅ，（ｃ）?ｈｅｌｉｃａｌ，（ｄ）?ｎｅｃｋｌａｃｅ－ｌｉｋｅ，（ｅ）?ｒｉｂｂｏｎ－ｌｉｋｅ，（ｆ）?ｍｕｌｔｉｃｈａｎｎｅｌ?ｔｕｂｕｌａｒ，（ｇ）?ｔｕｂｅ?ｉｎ??ｔｕｂｅ，（ｈ）?ｂｕｂｂｌｅ－ｎａｎｏｒｏｄ－ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ，（ｉ）?ｈｏｌｌｏｗ?ｎａｎｏｔｕｂｅ，?（ｊ）?ｐｅａ－ｌｉｋｅ?ｎａｎｏｔｕｂｅ，（ｋ）?ｌａｙｅｒｅｄ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ??ｎａｎｏｆｉｂｅｒｓ．??１．３．２電紡納米纖維的優(yōu)勢??一維納米纖維作為電極材料時，在獲得高容量、高倍率和長循環(huán)性能方面具有諸??多優(yōu)勢，因此被認為是能源相關領域最有前途的材料之一。??（１）?一維納米纖維的直徑是納米尺度的，通過以下方程式：??Ｔ＝Ｚ，２ｉ〇ｎ／Ｄｉｏｎ?Ｃ?１－６）??（Ｔ是完全擴散所需的時間，Ｌ１ＯＴ是鋰離子在主體內的擴散長度，Ｄ１Ｍ１是鋰離子的擴散??系數(shù)）可知，鋰離子在主體中的擴散長度

【參考文獻】：
期刊論文
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[3]焙燒氣氛對LiNi0.5Mn0.5O2中Li/Ni混排及電化學性能的影響[J]. 王曉亞,程前,黃桃,余愛水.  物理化學學報. 2011(02)



本文編號：3497737