靜電紡絲制備SnO2-C復合納米纖維及其電化學性能研究.pdf

1、作為鋰離子電池負極材料，碳材料具有良好循環穩定性和安全性，但是相對于其它負極材料而言，碳材料的容量較低，不足以滿足日益更新的電子產品和其他便攜式器件的要求。SnO2是一種極具潛力的鋰離子電池負極材料，它具有很高的理論充放電容量（781 mAh/g），但是在充放電過程中巨大的體積膨脹使其循環穩定性變差。本文結合碳材料循環穩定的優點和SnO2高容量的特點，采用靜電紡絲工藝技術成功制備出了直徑分布均一、纖維形貌連續的SnO2/C納米復合纖維，

2、將其作為鋰離子電池負極材料進行電化學性能測試發現該材料表現出了良好的電化學性能。
　　通過正交實驗設計法進行靜電紡絲制備聚丙烯腈(PAN)納米纖維，以纖維直徑大小為指標，通過控制紡絲溶液濃度、紡絲電壓、溶液擠出速度和接收距離進行最優紡絲參數探索。掃描電鏡(SEM)表征、纖維直徑分布以及正交實驗結果分析得到，在本文中靜電紡絲制備PAN納米纖維的最佳工藝參數為:PAN/DMF溶液濃度為12 wt％、擠出速度為1mL/h、紡絲電壓為20

3、 kV、接收距離為15 cm。
　　本文在最佳紡絲條件下，靜電紡絲制備了SnCl4/PAN纖維，經280℃預氧化4小時以及氬氣環境下高溫碳化4小時，得到SnO2/C復合納米纖維。通過SEM、XRD、XPS、SEAD、面掃描EDS對樣品進行了表征，測試結果顯示，700℃碳化所得復合纖維中SnO2為無定形結構，在纖維中呈均勻彌散分布。而當碳化溫度升到800℃和900℃時，復合纖維變細，并且在纖維表面明顯出現顆粒的析出與附著，SnO2由

4、無定形相轉變為四方相晶體，在恒流充放電過程中由于顆粒的體積變化而造成粉化、剝離，從而導致容量衰減。
　　循環伏安法、恒流充放電和交流阻抗圖譜等電化學分析測試結果表明，700℃碳化所得的無定形SnO2/C復合納米纖維相較于其它溫度碳化所得纖維具有更好的電化學性能。首次充放電比容量達到1098.3 mAh/g，首次庫倫效率為64.4％，在經過100次恒流充放電測試后，比容量仍然保持在380.4 mAh/g。交流阻抗測試表明，700℃碳