自支撑cuc复合纤维薄膜的制备及负极性能研究【字数：9653】
随着社会的发展，资源的消耗越来越大，而传统能源的短缺促使人类将目光集中到环保、能量与功率密度都比较高的锂离子电池。本文是在碳硅基负极材料中加入Cu制成纤维薄膜材料。通过静电纺丝方法将PAN和DMF的混合溶液制成纳米纤维薄膜材料，之后将制备好的薄膜浸入不同浓度的CuSO4溶液中，在超声的环境下静置10分钟，取出晾干。之后将制备好的粘有Cu元素的纤维薄膜放入真空管式炉中分别以700℃、800℃烧结。最后将制备好的纤维薄膜负极材料组装电池，测得电池的性能，并且综合纤维薄膜材料的XRD、SEM、红外等数据对纤维薄膜负极材料的组成元素、显微形貌和结构作出分析。
目录
第一章.前言 7
1.1 引言 7
1.2锂离子电池简介 7
1.2.1 锂离子电池发展史 7
1.2.2锂离子电池工作原理 8
1.2.3锂离子电池的优势及局限 9
1.2.4锂离子电池负极材料 10
1.2.5 锂离子电池发展前景 10
1.3 静电纺丝 10
1.3.1静电纺丝简介 10
1.3.2 静电纺丝原理 11
1.3.3 静电纺丝的影响因素 11
1.3.4 静电纺丝的应用 12
1.3.5 静电纺丝的局限及展望 12
1.4 本课题研究的内容及意义 13
1.4.1课题内容 13
1.4.2 课题意义 13
第二章 实验部分 13
2.1实验药品及仪器 13
2.1.1实验药品 14
2.1.2实验仪器及设备 14
2.2实验过程 14
2.2.1纺丝溶液的制备 14
2.2.2纳米纤维膜的制备 15
2.2.3浸泡法Cu纳米纤维的制备 15
2.2.4 Cu/C纳米纤维薄膜的制备 15
2.2.5 用 Cu/C纳米纤维薄膜制备纽扣电池 15
第三章.结果与讨论 16
3.1 XRD分析 16
3.2 SEM分析 19
3.3红外光谱分析 26
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
3.4电化学性能 28
第四章. 结论 36
参考文献 38
致谢 39
1.前言
1.1 引言
当前社会进步快速，经济发展迅猛，人们的生活水平加速提高，随之而来的是能源的严重消耗。随着传统能源的大量使用，石油、天然气、煤炭等能源的储量急剧减少，而人类对于能源的需求不减反升，这就迫使人类寻求传统能源的替代能源。电能作为当前替代传统能源的且被广泛使用的新型能源，具有经济、实用、清洁且容易控制和转换等优势，因而被寄予厚望。
从第一代电池——伏特电堆发明出来以来，电能的储存就一直困扰着人类。最初的电池容易极化，且需要在金属板之间灌输液体，运输极不方便。之后干电池的出现虽然易于运输，但是容量太小且对环境有着巨大的破坏。直到1992年索尼成功开发出锂离子电池。由于锂离子电池具有环保、容量大、质量小便于携带等优势，而且锂离子电池克服了传统电池一直存在的问题——电池的记忆效应，这让锂离子电池的寿命相比于传统电池延长了很多，因此锂离子电池在手机、笔记本电脑中广泛使用。
21世纪以来，随着低碳环保的大力提倡，综合锂离子电池的高能量密度、无记忆效应，稳定性好等优势，锂离子电池发展迅速，作为决定锂离子电池性能的关键要素之一——负极材料，对锂离子电池的寿命和容量起着不可忽视的作用，本文就锂离子电池负极材料展开深入探讨。
1.2锂离子电池简介
1.2.1 锂离子电池发展史
二十世纪70年代初，在美国航空航天航空局（NASA）的努力下，锂电池实现了商品化。这种锂电池是负极采用金属锂，正极则使用二氧化锰等活性物质。虽然锂电池具有放电容量高，电动势大等优势，但是锂电池在充电过程中会产生枝晶锂，严重影响锂电池的性能，使锂电池循环性能差且易爆炸。为了克服锂电池的缺陷，1980年Armand提出了RCB概念——在锂电池正负极都采用能让锂离子自由脱落嵌入的活性物质。根据这一概念，索尼公司在1990年率先制出锂离子电池，且在1992年实现了锂离子电池的商品化。但锂离子电池中有电解液，安全性与加工性有待提升，直到1999年聚合物锂离子电池的商品化才克服了才算完善了这个缺陷。而现在锂离子电池由于安全、环保、容量高、寿命长等诸多优势在手机电脑等电子产品上广泛使用。
1.2.2锂离子电池工作原理
锂离子电池的工作原理如从下图[1]所示，锂离子电池正负极都要是层状结构且层之间的空隙可以保证锂离子可以在正负极之间自由往返。当锂离子电池充电时锂离子从正极脱落，经过电解液和隔膜，再嵌入负极材料的层与层之间的空隙中，负极能量升高。放电时，锂离子从能量比较高的负极脱落且经由电解液、隔膜嵌入能量较低的正极。当然由于材料客观存在的局限性，在锂离子脱落过程中锂离子并不能从负极材料中完全脱落。在锂离子电池充放电过程中，没有金属锂的存在，全程只有锂离子的嵌入脱落，所以得名锂离子电池。
锂离子电池的充电容量取决于从正极脱落嵌入负极的锂离子的数量，放电容量取决于从负极脱落嵌入正极的锂离子数量。因此，为了提高锂离子电池的充放电容量，正负极材料会有许多微孔以供锂离子嵌入。
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1.2.3锂离子电池的优势及局限[2]
优势：（1）锂离子电池能量密度较高。其体积能量密度和质量能量密度如今已分别达到450 W.h/dm3?和150 Wh/kg[3]，而且随着科技的进步，这两项数据还会提高。
（2）锂离子电池无记忆效应，寿命较其他电池较长[4]。
（3）锂离子电池输出电压高[5]。
（4）锂离子电池可以快速充电且循环性能卓越。
（5）锂离子电池号称“绿色电池”，对环境友好污染小。
目录
第一章.前言 7
1.1 引言 7
1.2锂离子电池简介 7
1.2.1 锂离子电池发展史 7
1.2.2锂离子电池工作原理 8
1.2.3锂离子电池的优势及局限 9
1.2.4锂离子电池负极材料 10
1.2.5 锂离子电池发展前景 10
1.3 静电纺丝 10
1.3.1静电纺丝简介 10
1.3.2 静电纺丝原理 11
1.3.3 静电纺丝的影响因素 11
1.3.4 静电纺丝的应用 12
1.3.5 静电纺丝的局限及展望 12
1.4 本课题研究的内容及意义 13
1.4.1课题内容 13
1.4.2 课题意义 13
第二章 实验部分 13
2.1实验药品及仪器 13
2.1.1实验药品 14
2.1.2实验仪器及设备 14
2.2实验过程 14
2.2.1纺丝溶液的制备 14
2.2.2纳米纤维膜的制备 15
2.2.3浸泡法Cu纳米纤维的制备 15
2.2.4 Cu/C纳米纤维薄膜的制备 15
2.2.5 用 Cu/C纳米纤维薄膜制备纽扣电池 15
第三章.结果与讨论 16
3.1 XRD分析 16
3.2 SEM分析 19
3.3红外光谱分析 26
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
3.4电化学性能 28
第四章. 结论 36
参考文献 38
致谢 39
1.前言
1.1 引言
当前社会进步快速，经济发展迅猛，人们的生活水平加速提高，随之而来的是能源的严重消耗。随着传统能源的大量使用，石油、天然气、煤炭等能源的储量急剧减少，而人类对于能源的需求不减反升，这就迫使人类寻求传统能源的替代能源。电能作为当前替代传统能源的且被广泛使用的新型能源，具有经济、实用、清洁且容易控制和转换等优势，因而被寄予厚望。
从第一代电池——伏特电堆发明出来以来，电能的储存就一直困扰着人类。最初的电池容易极化，且需要在金属板之间灌输液体，运输极不方便。之后干电池的出现虽然易于运输，但是容量太小且对环境有着巨大的破坏。直到1992年索尼成功开发出锂离子电池。由于锂离子电池具有环保、容量大、质量小便于携带等优势，而且锂离子电池克服了传统电池一直存在的问题——电池的记忆效应，这让锂离子电池的寿命相比于传统电池延长了很多，因此锂离子电池在手机、笔记本电脑中广泛使用。
21世纪以来，随着低碳环保的大力提倡，综合锂离子电池的高能量密度、无记忆效应，稳定性好等优势，锂离子电池发展迅速，作为决定锂离子电池性能的关键要素之一——负极材料，对锂离子电池的寿命和容量起着不可忽视的作用，本文就锂离子电池负极材料展开深入探讨。
1.2锂离子电池简介
1.2.1 锂离子电池发展史
二十世纪70年代初，在美国航空航天航空局（NASA）的努力下，锂电池实现了商品化。这种锂电池是负极采用金属锂，正极则使用二氧化锰等活性物质。虽然锂电池具有放电容量高，电动势大等优势，但是锂电池在充电过程中会产生枝晶锂，严重影响锂电池的性能，使锂电池循环性能差且易爆炸。为了克服锂电池的缺陷，1980年Armand提出了RCB概念——在锂电池正负极都采用能让锂离子自由脱落嵌入的活性物质。根据这一概念，索尼公司在1990年率先制出锂离子电池，且在1992年实现了锂离子电池的商品化。但锂离子电池中有电解液，安全性与加工性有待提升，直到1999年聚合物锂离子电池的商品化才克服了才算完善了这个缺陷。而现在锂离子电池由于安全、环保、容量高、寿命长等诸多优势在手机电脑等电子产品上广泛使用。
1.2.2锂离子电池工作原理
锂离子电池的工作原理如从下图[1]所示，锂离子电池正负极都要是层状结构且层之间的空隙可以保证锂离子可以在正负极之间自由往返。当锂离子电池充电时锂离子从正极脱落，经过电解液和隔膜，再嵌入负极材料的层与层之间的空隙中，负极能量升高。放电时，锂离子从能量比较高的负极脱落且经由电解液、隔膜嵌入能量较低的正极。当然由于材料客观存在的局限性，在锂离子脱落过程中锂离子并不能从负极材料中完全脱落。在锂离子电池充放电过程中，没有金属锂的存在，全程只有锂离子的嵌入脱落，所以得名锂离子电池。
锂离子电池的充电容量取决于从正极脱落嵌入负极的锂离子的数量，放电容量取决于从负极脱落嵌入正极的锂离子数量。因此，为了提高锂离子电池的充放电容量，正负极材料会有许多微孔以供锂离子嵌入。
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1.2.3锂离子电池的优势及局限[2]
优势：（1）锂离子电池能量密度较高。其体积能量密度和质量能量密度如今已分别达到450 W.h/dm3?和150 Wh/kg[3]，而且随着科技的进步，这两项数据还会提高。
（2）锂离子电池无记忆效应，寿命较其他电池较长[4]。
（3）锂离子电池输出电压高[5]。
（4）锂离子电池可以快速充电且循环性能卓越。
（5）锂离子电池号称“绿色电池”，对环境友好污染小。
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