cznco2o4纳米复合纤维的制备及其电化学性能研究【字数：10204】
摘 要在当今的社会，由于能源危机和环境污染等问题日益严重，寻找节能环保的可充电电池成为当务之急，而开发清洁环保的电极材料等也是目前电池行业的首要任务。与传统的二次化学电池进行比较，锂离子电池作为一种绿色环保能源，凭借其工作电压稳定、效率高等优秀的性能，在在一众电池中脱颖而出，备受瞩目，在动力汽车、能源资源等诸多领域有着广阔前景并发挥着巨大的作用。运用静电纺丝技术制备出的纳米薄膜材料，具有化学稳定性和热稳定性等优点，在锂离子电池负极材料方面发挥着巨大的潜力。本文通过在聚丙烯腈（PAN）中加入N,N二甲基甲酰胺（DMF）后，加热搅拌至溶解，在获得的溶液中添加醋酸锌和醋酸钴，得到新溶液后，通过静电纺丝等操作制得纳米薄膜材料，并且通过氮气氛中高温烧制，将所获得的纳米薄膜材料碳化以获得锌钴氧化物，将其用作为锂离子电池的负极材料。通过改变高分子的浓度以及醋酸锌与醋酸钴的含量循环实验，用扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）等技术手段对制备出的锌钴氧化物负极材料的物相结构和微观形貌进行表征，最后装配电池并通过蓝电电池测试设备测试一系列的电化学性能。
目录
1.前言 1
1.1引言 1
1.2锂离子电池 1
1.2.1锂离子电池的概念 1
1.2.2锂离子电池的分类 2
1.2.3锂离子电池的组成部分 2
1.2.4锂离子电池工作原理 2
1.2.5锂离子电池的特点 3
1.3静电纺丝 4
1.3.1静电纺丝简介 4
1.3.2静电纺丝的原理 4
1.3.3纺丝的影响因素 5
1.3.4静电纺丝的应用 6
1.3.5静电纺丝的前景 6
1.4本课题研究的内容和意义 7
1.4.1研究的内容 7
1.4.2研究意义 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样品的制备 9
2.2.2极片的制备 10
2.2.3电池的装配 10
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
/> 2.2.4电化学性能测试 11
3. 结果与讨论 12
3.1 SEM结果分析 12
3.1.1高分子的掺杂量对微观结构的影响 12
3.1.2金属盐的含量对微观结构的影响 14
3.2 XRD表征 15
3.3电化学性能测试 16
3.3.1充放电性能的测试 16
3.3.2循环性能测试 18
4. 结论 21
参考文献 22
致谢 24
1.前言
1.1引言
目前，由于全球范围内石油等传统能源资源的日益紧缺、社会城市化的迅速发展，导致人们对于全球变暖和生态环境恶化等环保问题的关注日益增强，一些新能源也被相继开发利用。由于这些能源的供应大多不稳定且具有间断性，因此有必要将其作相应转化，一般采取转化电能的方式进行后续的输出使用，这就促进了对锂离子电池的研究。
锂离子电池作为一种新的二次清洁且可再生能源，由于高的电压、大的比能量、优良的安全性能等优势在人们生活中发挥着巨大的作用。在全球问题和环保问题变得日益严峻的形式下，各方倡导节能减排、低碳环保，使用锂离子电池将成为必然的发展趋势。动力电池应该是一种高容量的大功率电池，相对于其他二次电池而言，可循环的锂离子电池具有多方面的优势，并被认为是动力电池的理想之选。
1970年，首个锂离子电池在埃克森诞生。埃克森的科学家以硫化钛作为正极，金属锂为负极，对层状富锂材料进行了详细的研究。通过本次研究发现：由于充电和放电过程中伴随着结构问题并形成部分锂晶体，且这种结晶是造成电池内部短路的罪魁祸首，显然，这种结晶具有极大的安全隐患，并不能推广使用，所以锂离子电池并未成功实现商品化。经过数十年的研究发展，关于锂离子电池的研究也终于提上日程。
由于时代的发展提高了人们的环保意识，人们开始放弃使用含有铅，镉等有毒金属的电池，而选择环保绿色的可充电锂离子电池。锂离子电池的使用不会污染环境，凭借这一巨大优势，锂电子电池无疑是新型绿色电池的一个选择对象，拥有着大好的前景，在人们的日常生活中占据有重要地位。
1.2锂离子电池
1.2.1锂离子电池的概念
锂电池是指电化学体系中含有锂（包括金属锂、锂合金和锂离子、锂聚合物）的电池。锂电池大致可分为两类：锂金属电池和锂离子电池。锂金属电池通常是不可充电的，且内含金属态的锂。锂离子电池不含有金属态的锂，并且是可以充电的。
1.2.2锂离子电池的分类
（1）从形体上分：圆柱形（Tesla采用松下的NCR18650B，代表圆柱形）；方壳（比如宁德ATL，目前国内很多都在做）；软包（所占市场份额要小很多）；扣式；薄板式。
（2）从正负极材料上分：钴酸锂；锰酸锂；磷酸铁锂；镍钴锰（三元）。
（3）从功率或者动力性上：消费类锂电池（在于综合指标，容量型，比如CATL）；动力性锂电池（主要用于电动汽车等对于动力性要求很高的情况）；
1.2.3锂离子电池的组成部分
（1）正极：一种富含锂元素的化合物，一般为锰酸锂、锰酸钴或镍钴锰酸材料；
（2）负极：一种主要以石墨为原材料的可脱嵌活性材料；或者为近似石墨的碳；
（3）隔膜：一种经过特殊成型的高分子薄膜，主要为PP/PE/PP多层复合微孔膜、PP或PE单层微孔膜和涂布膜，薄膜有微孔结构，电子不能通过。其中聚烯烃微孔膜使用广泛，具有稳定的化学结构，优良的力学强度，稳定的电化学性能等优点；
（4）电解液：基本上是有机碳酸酯类物质，是一类易燃物，对电池的性能起到很大的作用；
（5）电池外壳：作为外包装材料，主要为不锈钢、镀镍钢、铝等。
1.2.4锂离子电池工作原理
锂离子电池实际上是一种Li +在阴阳两个电极之间进行反复嵌入和脱出的新型二次电池。在充电过程中，电池的正极反应产生了锂离子和电子，电子即负电荷通过外电路从电池的正极向负极迁移，形成负极流向正极的电流。与此同时，正极反应产生的锂离子通过电池内部的电解液，透过隔膜迁移到负极区域，锂离子嵌入负极活性物质的微孔中，锂离子越多，则充电容量越高。最终，结合外电路过来的电子产生LixC6?，在电池内部形成从正极流向负极且外电路大小相同的电流，最终形成完整的闭合回路。放电过程则正好与充电过程相反。充电时，嵌在负极碳层中的锂离子越多，表明充电容量越高；在放电状态，（即我们使用电池的过程），嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又迁移回正极中去，返回到正极的锂离子越多，放电容量就越高。此时的正负极发生氧化还原反应，其氧化还原反应如下：
目录
1.前言 1
1.1引言 1
1.2锂离子电池 1
1.2.1锂离子电池的概念 1
1.2.2锂离子电池的分类 2
1.2.3锂离子电池的组成部分 2
1.2.4锂离子电池工作原理 2
1.2.5锂离子电池的特点 3
1.3静电纺丝 4
1.3.1静电纺丝简介 4
1.3.2静电纺丝的原理 4
1.3.3纺丝的影响因素 5
1.3.4静电纺丝的应用 6
1.3.5静电纺丝的前景 6
1.4本课题研究的内容和意义 7
1.4.1研究的内容 7
1.4.2研究意义 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样品的制备 9
2.2.2极片的制备 10
2.2.3电池的装配 10
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
/> 2.2.4电化学性能测试 11
3. 结果与讨论 12
3.1 SEM结果分析 12
3.1.1高分子的掺杂量对微观结构的影响 12
3.1.2金属盐的含量对微观结构的影响 14
3.2 XRD表征 15
3.3电化学性能测试 16
3.3.1充放电性能的测试 16
3.3.2循环性能测试 18
4. 结论 21
参考文献 22
致谢 24
1.前言
1.1引言
目前，由于全球范围内石油等传统能源资源的日益紧缺、社会城市化的迅速发展，导致人们对于全球变暖和生态环境恶化等环保问题的关注日益增强，一些新能源也被相继开发利用。由于这些能源的供应大多不稳定且具有间断性，因此有必要将其作相应转化，一般采取转化电能的方式进行后续的输出使用，这就促进了对锂离子电池的研究。
锂离子电池作为一种新的二次清洁且可再生能源，由于高的电压、大的比能量、优良的安全性能等优势在人们生活中发挥着巨大的作用。在全球问题和环保问题变得日益严峻的形式下，各方倡导节能减排、低碳环保，使用锂离子电池将成为必然的发展趋势。动力电池应该是一种高容量的大功率电池，相对于其他二次电池而言，可循环的锂离子电池具有多方面的优势，并被认为是动力电池的理想之选。
1970年，首个锂离子电池在埃克森诞生。埃克森的科学家以硫化钛作为正极，金属锂为负极，对层状富锂材料进行了详细的研究。通过本次研究发现：由于充电和放电过程中伴随着结构问题并形成部分锂晶体，且这种结晶是造成电池内部短路的罪魁祸首，显然，这种结晶具有极大的安全隐患，并不能推广使用，所以锂离子电池并未成功实现商品化。经过数十年的研究发展，关于锂离子电池的研究也终于提上日程。
由于时代的发展提高了人们的环保意识，人们开始放弃使用含有铅，镉等有毒金属的电池，而选择环保绿色的可充电锂离子电池。锂离子电池的使用不会污染环境，凭借这一巨大优势，锂电子电池无疑是新型绿色电池的一个选择对象，拥有着大好的前景，在人们的日常生活中占据有重要地位。
1.2锂离子电池
1.2.1锂离子电池的概念
锂电池是指电化学体系中含有锂（包括金属锂、锂合金和锂离子、锂聚合物）的电池。锂电池大致可分为两类：锂金属电池和锂离子电池。锂金属电池通常是不可充电的，且内含金属态的锂。锂离子电池不含有金属态的锂，并且是可以充电的。
1.2.2锂离子电池的分类
（1）从形体上分：圆柱形（Tesla采用松下的NCR18650B，代表圆柱形）；方壳（比如宁德ATL，目前国内很多都在做）；软包（所占市场份额要小很多）；扣式；薄板式。
（2）从正负极材料上分：钴酸锂；锰酸锂；磷酸铁锂；镍钴锰（三元）。
（3）从功率或者动力性上：消费类锂电池（在于综合指标，容量型，比如CATL）；动力性锂电池（主要用于电动汽车等对于动力性要求很高的情况）；
1.2.3锂离子电池的组成部分
（1）正极：一种富含锂元素的化合物，一般为锰酸锂、锰酸钴或镍钴锰酸材料；
（2）负极：一种主要以石墨为原材料的可脱嵌活性材料；或者为近似石墨的碳；
（3）隔膜：一种经过特殊成型的高分子薄膜，主要为PP/PE/PP多层复合微孔膜、PP或PE单层微孔膜和涂布膜，薄膜有微孔结构，电子不能通过。其中聚烯烃微孔膜使用广泛，具有稳定的化学结构，优良的力学强度，稳定的电化学性能等优点；
（4）电解液：基本上是有机碳酸酯类物质，是一类易燃物，对电池的性能起到很大的作用；
（5）电池外壳：作为外包装材料，主要为不锈钢、镀镍钢、铝等。
1.2.4锂离子电池工作原理
锂离子电池实际上是一种Li +在阴阳两个电极之间进行反复嵌入和脱出的新型二次电池。在充电过程中，电池的正极反应产生了锂离子和电子，电子即负电荷通过外电路从电池的正极向负极迁移，形成负极流向正极的电流。与此同时，正极反应产生的锂离子通过电池内部的电解液，透过隔膜迁移到负极区域，锂离子嵌入负极活性物质的微孔中，锂离子越多，则充电容量越高。最终，结合外电路过来的电子产生LixC6?，在电池内部形成从正极流向负极且外电路大小相同的电流，最终形成完整的闭合回路。放电过程则正好与充电过程相反。充电时，嵌在负极碳层中的锂离子越多，表明充电容量越高；在放电状态，（即我们使用电池的过程），嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又迁移回正极中去，返回到正极的锂离子越多，放电容量就越高。此时的正负极发生氧化还原反应，其氧化还原反应如下：
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