静电纺丝制备中空碳纳米纤维及其在锂离子电池中的电化学性能研究

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liulangdetianya
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
柔性智能穿戴设备及柔性智能手机是未来科技的发展方向,故而柔性锂离子电池成为了新一代柔性产品最基本也是最核心的需求,那么开发出低成本、可弯曲、能量密度高、循环性能好的柔性电极材料至关重要。本论文选用高碳含量的聚酰亚胺(Polyimide,PI)作为碳基体材料,利用静电纺丝法制备出柔性的中空碳纳米纤维(HCNF),用作锂离子电池负极,同时为了进一步提高电极的电化学性能,利用水热法负载二氧化锰(MnO2)制备出柔性复合电极。首先通过形貌分析、化学结构分析、力学性能测试、热失重分析确定聚酰亚胺纳米纤维的最佳工艺参数。当聚酰胺酸(PAA)纺丝液浓度为15wt%,纺丝电压为15kV,注射速率为0.6mL/h,接收距离为15cm,滚筒线速度为2.4m/s时电纺最为稳定,纤维连续,尺寸均一。其次首次利用聚碳酸亚丙酯(Poly(propylene carbonate),PPC)作为致孔剂,制备出具有均一空腔的聚酰亚胺基中空碳纳米纤维,并首次用作锂离子电池负极。中空碳纳米纤维具有较高的比表面积,能为锂离子(Li+)的嵌入提供更多的活性位点,存储电解液,缩短Li+传输距离,降低内阻等性能,有助于提高电化学性能。经研究发现,当PPC浓度为20wt%,流速为0.2mL/h时,其中空碳纳米纤维(HCNF-0.2)的中空结构均一,空腔较大,比表面积最大为500.5m2/g,相比实心纤维(303.1m2/g)提升65%。在0.1A/g的电流密度下,可逆比容量为337.0mAh/g,相比实心纤维(217.7mAh/g)提升55%,即使在1A/g的大电流密度下,可逆比容量仍保持在220.1mAh/g。最后通过水热法能简易、环保地在HCNF-0.2上以搭接的方式均匀地负载MnO2,制备出柔性复合电极(MHCNF-0.2)。MnO2有助于提升电极的能量密度,而HCNF-0.2的三维导电网络可改善MnO2导电性,缓解体积膨胀。经测试,在0.1A/g的电流密度下,复合电极MHCNF-0.2的比容量为427.1mAh/g,相比HCNF-0.2(337.0mAh/g)比容量提升27%,体积比容量提升一倍,能量密度提升84%,即使在1A/g的大电流密度下,可逆比容量仍保持在245.4mAh/g,仍具有良好的循环稳定性和倍率性能。
其他文献
食品安全不仅事关食品市场的秩序性,更与消费者的生命安全息息相关。食品安全问题频发,更会导致食品企业和有关部门形象受损。本文基于当前的食品安全问题,对我国的食品质量
驱动桥传动系统位于汽车发动机与驱动车轮之间,能够增扭降速,实现动力传递,是汽车传动系统的重要组成部分,在驱动桥工作过程中,机械传动必然会引起一定程度的功率损失,其功率
在英语学习过程中,阅读理解向来是学生学习,老师强调的重点和难点。但是由于种种原因,学生在阅读时往往会出现理解方面的问题。本文主要从语法方面对常见的一些理解障碍的原
<正>近年来,人们在评价健康服务系统效益时,越来越重视从健康服务消费和患者结局两方面来测量。当健康服务费用基本趋于稳定,消费者在选择健康服务机构,则开始把患者的满意度
草地生态建设工程档案既是草地保护和利用成果的历史凭证和重号依据,更具有总结过去,指导现在,规划未来的参考价值。
信息化时代的来临让人们的生存方式发生了前所未有的变化,同时对各行业各的工作方式也有很大的影响,其中就包括审计工作。企业传统的信息管理中,审计对象是拥有纸质、实体载
<正>一、教学目标:知识与技能目标:①了解烷烃和烯烃物理性质与分子中碳原子数目的关系。②掌握烷烃和烯烃的化学性质。③了解烷烃、烯烃同分异构体的书写方法,理解烯烃产生
会议
将样车测试的载荷谱转换为驱动桥承受的载荷谱,并对载荷谱进行分析,可知获取的驱动桥主减速器锥齿轮载荷谱服从三参数的威布尔分布概率密度函数.通过对威布尔分布概率密度函
本文讲述了塑胶翘曲变形的几种原因,并以某特定塑件翘曲原因为研究目标,运用模流分析软件,对塑件翘曲原因进行分析。通过对该塑件翘曲成型原因的分析,选取了改进塑胶结构及注
保定市矿产资源丰富,矿种齐全,分布广泛,但又相对集中,铜、钼、饰面大理岩、石棉属于保定市的优势矿种,饰面石材和瓦板岩是保定市的特色矿种,随着京津冀一体化和雄安新区的建