自支撑mooxcsno2复合纤维薄膜的制备及负极性能研究【字数：9438】
随着时代的不断发展，传统铅蓄电池等已经不能满足人们对生活、节能、环保等各个方面的要求。而锂离子电池因为具有能量高，寿命长，节能环保，体积小等优点，成为了近年来电池开发的一个新的热门领域。本文主要阐述使用静电纺丝法制备锂离子电池负极材料。将N，N-二甲基甲酰胺（DMF）聚丙烯腈（PAN），无水氯化亚锡为原材料加热搅拌之后得到的混合溶液采用静电纺丝法制备成纳米薄膜材料，分别在不同的温度条件下烧结，再配置不同浓度的钼酸铵DMF溶液，将其浸泡其中超声，待其晾干之后，再次烧结，得到最后的负极材料。最后装置成电池测试其性能，并利用X射线衍射、扫描电镜、红外谱图等技术分析薄膜材料的组成成分、微观结构和形貌，寻求最好的温度和浓度。
目录
1. 前言 1
1.1引言 1
1.2锂离子电池 1
1.2.1锂离子电池的发展历程 1
1.2.2锂离子电池的工作原理 2
1.2.3锂离子电池的性能参数指标 3
1.2.4锂离子电池的特性 3
1.2.5锂离子电池正极材料 4
1.2.6锂离子电池负极材料 5
1.2.7锂离子电池的发展前景 5
1.3静电纺丝 6
1.3.1静电纺丝工作原理 6
1.3.2静电纺丝的影响因素 6
1.3.3静电纺丝前景展望 7
1.4 课题研究内容与意义 7
2. 实验部分 8
2.1 实验药品及仪器 8
2.1.1 实验药品 8
2.1.2 实验仪器 8
2.2 实验过程 9
2.2.1 电纺丝PAN/无水氯化亚锡溶液的制备 9
2.2.2 薄膜材料的制备 10
2.2.3 MoOX/C/SnO2纤维薄膜的制备 10
2.2.4 以MoOX/C/SnO2纤维薄膜作为负极材料装配电池 10
2.3 实验过程中的注意事项 10
3. 结果与讨论 11
3.1 红外光谱分析 11
3.2 XRD图谱分析 14
3.3 SEM测试分析 17
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
3.4 电化学性能 18
4. 结论 26
参考文献 27
致谢 29
1.前言
1.1引言
随着时代的不断发展，经济、科技在不断地进步，而与此同时，能源短缺、环境污染、需求增大等问题也逐渐显示出来。自然界中的化石能源是有限的，仅仅凭借传统能源，难以为继人类日益增大的需求，同时，由于使用传统能源而造成的环境污染问题也日益突出。因此，人类开始积极探求新型能源，使之既能满足人类的需求，又能降低对环境的污染，如太阳能，潮汐能，地热能、风能[1,2]等等。
在社会急速发展的现代，电能与我们生活息息相关，从交通工具，如电动车到随身携带的手机、电脑等等，都不离开电。而这些产品都离不开电池的支撑，因此容量大、续航时间长、安全无污染成为其所需的必然要求。之前所广泛应用的铅酸蓄电池、锌锰电池、镍镉电池等都不能适应新的要求。在现有的储能装置中，锂离子电池（LIBs）因其高能量密度，长循环寿命，相对安全和成熟的生产技术而被广泛应用于便携式电子产品中[3]，如手机、电脑、手表等等，是从上个世纪90年代开始行业研究的热点。在设计和制造LIB时还必须考虑实际应用的许多其他重要因素，如能量密度，循环寿命，安全性和制造成本[4]。
1.2锂离子电池
1.2.1锂离子电池的发展历程
锂离子电池是以嵌锂化合物作为正负极材料的新型高能电池, 它具有比容量高、工作电压高、自放电小、安全性能好, 以及充放电循环寿命长等一系列优点, 现已在规模化储能、电动工具、便携式电子设备等方面得到了应用。
在20世纪60年代至70年代，人们为了寻找新的替代能源来满足新的能源需要，把目光放在了金属锂的身上，它具有比重小、电极电势低以及能量密度大等一系列的优点。在不断地探索下，三洋公司终于开发成功了Li/MnO2体系，并使锂二氧化锰电池实现量产，第一代锂电池投入市场。之后，Li/Ag2V4O11体系也继锂碘原电池之后被发掘出来，广泛引用于医学领域。
锂原电池的成功引起了二次电池的研究热潮。70年代末，Exxon推出了扣式锂合金二次电池，主要应用于手表与小型设备。80年代末，加拿大Moli公司研发成功了Li/Mo2锂金属二次电池，并且将其推向了市场，使之商品化[5]，但最后因其自身缺陷渐渐没落。到了90年代，随着科学家对其的不断探索、追求，1992年索尼公司终于研发出了第一块商业化锂离子电池，自此锂离子电池的研究越来越深化，在便携设备上被广泛应用。后来，又研发出了锂离子聚合物电池并将其正式投入商业化生产。到了21世纪，锂离子电池更是在电动车等领域发展起来。
1.2.2锂离子电池的工作原理
锂离子电池是二次电池，它的正负极为可以可逆的嵌入和脱嵌锂离子的化合物。因此，锂离子电池被形象地称为“摇椅式电池”[6]。当电池进行充电时，锂离子从正极脱出，随着电解液一起移动到负极并嵌入；而当电池进行放电时，锂离子又从负极脱出，重新回到正极，此时，正极富锂而负极则贫锂[7]。如此循环往复的运动就将它称之为锂离子电池的充放电过程。
以LiCoO2为正极材料，C为负极材料为例，则其反应式与工作过程为：
（如图11所示）
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图11 锂离子电池工作原理
1.2.3锂离子电池的性能参数指标
电池的容量：指电池在一定的放电条件下所放出的电量。
放电平台时间：指在电池充满电情况下放电至某电压的放电时间。
充放电倍率：指电池在规定的时间内放出其额定容量时所需要的电流值。
自放电率：指电池在开路情况下，电池所储存的电量在一定条件下的保持 能力。
目录
1. 前言 1
1.1引言 1
1.2锂离子电池 1
1.2.1锂离子电池的发展历程 1
1.2.2锂离子电池的工作原理 2
1.2.3锂离子电池的性能参数指标 3
1.2.4锂离子电池的特性 3
1.2.5锂离子电池正极材料 4
1.2.6锂离子电池负极材料 5
1.2.7锂离子电池的发展前景 5
1.3静电纺丝 6
1.3.1静电纺丝工作原理 6
1.3.2静电纺丝的影响因素 6
1.3.3静电纺丝前景展望 7
1.4 课题研究内容与意义 7
2. 实验部分 8
2.1 实验药品及仪器 8
2.1.1 实验药品 8
2.1.2 实验仪器 8
2.2 实验过程 9
2.2.1 电纺丝PAN/无水氯化亚锡溶液的制备 9
2.2.2 薄膜材料的制备 10
2.2.3 MoOX/C/SnO2纤维薄膜的制备 10
2.2.4 以MoOX/C/SnO2纤维薄膜作为负极材料装配电池 10
2.3 实验过程中的注意事项 10
3. 结果与讨论 11
3.1 红外光谱分析 11
3.2 XRD图谱分析 14
3.3 SEM测试分析 17
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
3.4 电化学性能 18
4. 结论 26
参考文献 27
致谢 29
1.前言
1.1引言
随着时代的不断发展，经济、科技在不断地进步，而与此同时，能源短缺、环境污染、需求增大等问题也逐渐显示出来。自然界中的化石能源是有限的，仅仅凭借传统能源，难以为继人类日益增大的需求，同时，由于使用传统能源而造成的环境污染问题也日益突出。因此，人类开始积极探求新型能源，使之既能满足人类的需求，又能降低对环境的污染，如太阳能，潮汐能，地热能、风能[1,2]等等。
在社会急速发展的现代，电能与我们生活息息相关，从交通工具，如电动车到随身携带的手机、电脑等等，都不离开电。而这些产品都离不开电池的支撑，因此容量大、续航时间长、安全无污染成为其所需的必然要求。之前所广泛应用的铅酸蓄电池、锌锰电池、镍镉电池等都不能适应新的要求。在现有的储能装置中，锂离子电池（LIBs）因其高能量密度，长循环寿命，相对安全和成熟的生产技术而被广泛应用于便携式电子产品中[3]，如手机、电脑、手表等等，是从上个世纪90年代开始行业研究的热点。在设计和制造LIB时还必须考虑实际应用的许多其他重要因素，如能量密度，循环寿命，安全性和制造成本[4]。
1.2锂离子电池
1.2.1锂离子电池的发展历程
锂离子电池是以嵌锂化合物作为正负极材料的新型高能电池, 它具有比容量高、工作电压高、自放电小、安全性能好, 以及充放电循环寿命长等一系列优点, 现已在规模化储能、电动工具、便携式电子设备等方面得到了应用。
在20世纪60年代至70年代，人们为了寻找新的替代能源来满足新的能源需要，把目光放在了金属锂的身上，它具有比重小、电极电势低以及能量密度大等一系列的优点。在不断地探索下，三洋公司终于开发成功了Li/MnO2体系，并使锂二氧化锰电池实现量产，第一代锂电池投入市场。之后，Li/Ag2V4O11体系也继锂碘原电池之后被发掘出来，广泛引用于医学领域。
锂原电池的成功引起了二次电池的研究热潮。70年代末，Exxon推出了扣式锂合金二次电池，主要应用于手表与小型设备。80年代末，加拿大Moli公司研发成功了Li/Mo2锂金属二次电池，并且将其推向了市场，使之商品化[5]，但最后因其自身缺陷渐渐没落。到了90年代，随着科学家对其的不断探索、追求，1992年索尼公司终于研发出了第一块商业化锂离子电池，自此锂离子电池的研究越来越深化，在便携设备上被广泛应用。后来，又研发出了锂离子聚合物电池并将其正式投入商业化生产。到了21世纪，锂离子电池更是在电动车等领域发展起来。
1.2.2锂离子电池的工作原理
锂离子电池是二次电池，它的正负极为可以可逆的嵌入和脱嵌锂离子的化合物。因此，锂离子电池被形象地称为“摇椅式电池”[6]。当电池进行充电时，锂离子从正极脱出，随着电解液一起移动到负极并嵌入；而当电池进行放电时，锂离子又从负极脱出，重新回到正极，此时，正极富锂而负极则贫锂[7]。如此循环往复的运动就将它称之为锂离子电池的充放电过程。
以LiCoO2为正极材料，C为负极材料为例，则其反应式与工作过程为：
（如图11所示）
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图11 锂离子电池工作原理
1.2.3锂离子电池的性能参数指标
电池的容量：指电池在一定的放电条件下所放出的电量。
放电平台时间：指在电池充满电情况下放电至某电压的放电时间。
充放电倍率：指电池在规定的时间内放出其额定容量时所需要的电流值。
自放电率：指电池在开路情况下，电池所储存的电量在一定条件下的保持 能力。
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