自支撑mos2c复合纤维薄膜的制备及负极性能研究【字数：9678】
摘 要近些年来，在电能存储方面，人们所用的电池已经从最早的伏特电池发展到现在最新的锂离子电池。在本次实验中，我使用了二硫化钼（MoS2），N，N-二甲基甲酰胺（DMF），聚丙烯腈（PAN）等药品，通过静电纺丝技术制备掺有不同质量二硫化钼的碳纤维薄膜，然后将纺好的薄膜放入真空管式炉中，使薄膜在不同温度下进行热处理，最后使用扫面电镜（SEM）、红外光谱、X射线衍射（XRD）等技术对热处理完的样品进行检测，分析样品的微观结构和形貌、组成成分，并将样品装成电池进行性能测试，通过所有性能的对比得出最佳所加MoS2的质量和热处理温度。
目 录
1. 前言 1
1.1引言 1
1.2锂离子电池 1
1.2.1锂离子电池的发展史...................................................................................1
1.2.2锂离子电池的简要说明 1
1.2.3锂离子电池的工作原理 2
1.2.4锂离子电池的优点和缺点 3
1.2.5锂离子电池的展望 3
1.3锂离子电池的负极材料 3
1.4静电纺丝 4
1.4.1静电纺丝技术的简要说明 4
1.4.2静电纺丝的原理 5
1.4.3静电纺丝的影响因素 5
1.4.3静电纺丝技术的应用 5
1.4.4静电纺丝的发展前景 5
1.5本课题研究的背景、内容及意义 6
1.5.1研究的背景 6
1.5.2研究的内容 6
1.5.3研究的意义 6
2. 实验部分 7
2.1实验仪器设备及药品 7
2.1.1实验仪器及设备 7
2.1.2实验药品 7
2.2实验过程 8
2.2.1静电纺丝溶液的制备 8
2.2.2纳米纤维薄膜的制备 8
2.2.3以二硫化钼纳米纤维薄膜材料装配电池................................................... *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
8
3. 结果与讨论 9
3.1 SEM测试 9
3.2红外光谱分析测试 13
3.3 XRD测试 15
3.4电化学性能测试 18
4. 结论......................................................................................................................26
参考文献 27
致谢 28
1.前言
1.1引言
最近的几十年来，社会快速发展，人类不得不面对传统的化石能源所剩无几的问题。因为常见的化石能源比如石油就是不可再生的，再加上近些年来社会快速发展的需要从而对石油大规模开采和使用，所以能源耗尽也仅仅是时间问题。除了要面对能源耗尽的问题，环境污染严重问题也在大量使用化石能源后显现出来[1]。能源是人类发展不可或缺的一部分，环境会严重影响人类的生活质量，为了解决能源枯竭和环境污染问题，人们需要调整当前的能源结构，在减少使用传统能源的同时开发环保并且可再生的新型能源。
新型环保能源有很多种，比如太阳能，风能等，但是这些能源也都有自身较严重的缺陷。由于目前掌握的技术还不能很好的解决这些新型能源的开发、运输、存储问题，加上安全性也难保证，所以还不能大规模的开发和使用这些能源。但是电能就不存在这些问题，而且电化学储能具有许多优异的特点，其中就包括了污染低、效率高、往复灵活的特点。从电能的应用来说，大家随处可见的就是电池。从上世纪开始，在人们生活的方方面面都能看见锂电池的身影，例如智能手机，电脑等。目前很多主要的电极材料都存在一些不足，导致现在对新型材料的锂离子电池的研发十分热门。
1.2锂离子电池
1.2.1锂离子电池的发展史
在20世纪70年代，第一个锂电池问世。但是该电池存在一些问题，比如容易短路而且循环性能较差。1982年研究发现可以将锂离子嵌入石墨中，不过最关键的是能够实现快速可逆。1992年日本的索尼公司以碳材料为负极，含锂的化合物为正极，发明出了可实现大量商用的锂离子电池，不过该电池也有一些缺陷。之后人们纷纷投身于研究新型电池的热潮，锂离子电池也因为其自身的优越性被广泛应用。
1.2.2锂离子电池的简要说明
经过长期的发展，在锂电池技术逐渐成熟的背景下锂离子电池被研究出来，但是两者之间还是有些区别的。锂电池是用碳为正极材料，金属材料为负极材料，然而锂离子电池的负极材料为碳，而正极材料使用含有锂离子的化合物。虽然仅仅是改变了正负极材料，但是两种电池之间性能的差距还是十分明显的[2]。锂离子电池的成本更加低，而且污染小，寿命更长，这些优势使其的适用范围十分广泛。在我们的日常生活中随处可见锂离子电池的身影[3]，像笔记本电脑，智能手机等常见的电子设备绝大部分都是使用的锂离子电池。
1.2.2锂离子电池的工作原理
锂离子电池也有“摇椅式电池”的称号[4]。锂离子电池的工作原理示意图如下，从图中可以发现锂离子电池的正负极的结构都是层状，锂离子存在于这些层状结构之间的间隙中，并且可以随着充放电进行转移。在电池的充电进行时，在外磁场力作用下，正极中的锂离子掉落并进入电解液中，锂离子随着电解液流动，穿过隔膜来到负极，进入负极电极材料的间隙中。在电池的放电进行时，锂离子从负极的间隙中脱落，然后进入电解液，随着电解液穿过隔膜流动到正极的间隙中[5][6]。充放电过程不会影响正负极的结构，减少了损害，有利于电池的长期使用，这也是锂离子快速发展起来的重要关键之一。
图12锂离子电池充放电过程示意图
以LiCoO2 为正极材料，石墨作为负极材料的锂离子电池的反应过程如下[7]：
目 录
1. 前言 1
1.1引言 1
1.2锂离子电池 1
1.2.1锂离子电池的发展史...................................................................................1
1.2.2锂离子电池的简要说明 1
1.2.3锂离子电池的工作原理 2
1.2.4锂离子电池的优点和缺点 3
1.2.5锂离子电池的展望 3
1.3锂离子电池的负极材料 3
1.4静电纺丝 4
1.4.1静电纺丝技术的简要说明 4
1.4.2静电纺丝的原理 5
1.4.3静电纺丝的影响因素 5
1.4.3静电纺丝技术的应用 5
1.4.4静电纺丝的发展前景 5
1.5本课题研究的背景、内容及意义 6
1.5.1研究的背景 6
1.5.2研究的内容 6
1.5.3研究的意义 6
2. 实验部分 7
2.1实验仪器设备及药品 7
2.1.1实验仪器及设备 7
2.1.2实验药品 7
2.2实验过程 8
2.2.1静电纺丝溶液的制备 8
2.2.2纳米纤维薄膜的制备 8
2.2.3以二硫化钼纳米纤维薄膜材料装配电池................................................... *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
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3. 结果与讨论 9
3.1 SEM测试 9
3.2红外光谱分析测试 13
3.3 XRD测试 15
3.4电化学性能测试 18
4. 结论......................................................................................................................26
参考文献 27
致谢 28
1.前言
1.1引言
最近的几十年来，社会快速发展，人类不得不面对传统的化石能源所剩无几的问题。因为常见的化石能源比如石油就是不可再生的，再加上近些年来社会快速发展的需要从而对石油大规模开采和使用，所以能源耗尽也仅仅是时间问题。除了要面对能源耗尽的问题，环境污染严重问题也在大量使用化石能源后显现出来[1]。能源是人类发展不可或缺的一部分，环境会严重影响人类的生活质量，为了解决能源枯竭和环境污染问题，人们需要调整当前的能源结构，在减少使用传统能源的同时开发环保并且可再生的新型能源。
新型环保能源有很多种，比如太阳能，风能等，但是这些能源也都有自身较严重的缺陷。由于目前掌握的技术还不能很好的解决这些新型能源的开发、运输、存储问题，加上安全性也难保证，所以还不能大规模的开发和使用这些能源。但是电能就不存在这些问题，而且电化学储能具有许多优异的特点，其中就包括了污染低、效率高、往复灵活的特点。从电能的应用来说，大家随处可见的就是电池。从上世纪开始，在人们生活的方方面面都能看见锂电池的身影，例如智能手机，电脑等。目前很多主要的电极材料都存在一些不足，导致现在对新型材料的锂离子电池的研发十分热门。
1.2锂离子电池
1.2.1锂离子电池的发展史
在20世纪70年代，第一个锂电池问世。但是该电池存在一些问题，比如容易短路而且循环性能较差。1982年研究发现可以将锂离子嵌入石墨中，不过最关键的是能够实现快速可逆。1992年日本的索尼公司以碳材料为负极，含锂的化合物为正极，发明出了可实现大量商用的锂离子电池，不过该电池也有一些缺陷。之后人们纷纷投身于研究新型电池的热潮，锂离子电池也因为其自身的优越性被广泛应用。
1.2.2锂离子电池的简要说明
经过长期的发展，在锂电池技术逐渐成熟的背景下锂离子电池被研究出来，但是两者之间还是有些区别的。锂电池是用碳为正极材料，金属材料为负极材料，然而锂离子电池的负极材料为碳，而正极材料使用含有锂离子的化合物。虽然仅仅是改变了正负极材料，但是两种电池之间性能的差距还是十分明显的[2]。锂离子电池的成本更加低，而且污染小，寿命更长，这些优势使其的适用范围十分广泛。在我们的日常生活中随处可见锂离子电池的身影[3]，像笔记本电脑，智能手机等常见的电子设备绝大部分都是使用的锂离子电池。
1.2.2锂离子电池的工作原理
锂离子电池也有“摇椅式电池”的称号[4]。锂离子电池的工作原理示意图如下，从图中可以发现锂离子电池的正负极的结构都是层状，锂离子存在于这些层状结构之间的间隙中，并且可以随着充放电进行转移。在电池的充电进行时，在外磁场力作用下，正极中的锂离子掉落并进入电解液中，锂离子随着电解液流动，穿过隔膜来到负极，进入负极电极材料的间隙中。在电池的放电进行时，锂离子从负极的间隙中脱落，然后进入电解液，随着电解液穿过隔膜流动到正极的间隙中[5][6]。充放电过程不会影响正负极的结构，减少了损害，有利于电池的长期使用，这也是锂离子快速发展起来的重要关键之一。
图12锂离子电池充放电过程示意图
以LiCoO2 为正极材料，石墨作为负极材料的锂离子电池的反应过程如下[7]：
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