金屬氧化物-碳納米纖維復合材料的制備及其儲鋰性能研究.pdf

1、近年來，基于靜電紡絲技術制備FeOx/碳納米纖維復合材料以及SnO2/碳納米纖維復合負極材料的研究得以迅速發展，并被廣泛應用于電池負極的開發中。該方法可同時實現活性FeOx及SnO2材料納米化及與碳基材料的復合化，該類復合材料在提高金屬氧化物導電性的同時，有效緩解金屬氧化物循環過程中的體積膨脹。針對靜電紡FeOx/碳納米纖維負極材料中存在的關于鐵的氧化程度、FeOx納米顆粒遷移結構以及碳基體石墨化程度對電化學性能影響機制不明確的問題，S

2、nO2/碳納米纖維復合負極材料中納米SnO2的共混及后處理工藝影響碳纖維基體穩定性的問題，論文進行了如下研究:
　　(1)通過在聚丙烯腈(PAN)紡絲液中添加鐵鹽前驅體(FeCl3·6H2O)，經靜電紡絲及預氧化碳化成功制備鐵氧化物/碳納米纖維復合材料(FeOx/CNFs)。通過調整碳化溫度(400℃、600℃、800℃、1000℃)，FeOx/CNFs材料中FeOx納米顆粒隨著溫度的升高逐漸向纖維表面遷移，鐵氧化物從高價的Fe2

3、O3逐漸被還原為FeO和Fe，碳基體缺陷及雜原子減少，碳石墨化程度提高。通過對不同碳化溫度下各材料電化學性能進行對比分析，系統探究了上述變化因素對FeOx/CNFs材料電化學性能的影響機制:當碳化溫度為800℃時，FeOx納米顆粒部分包覆在纖維內部分分布在纖維表面，鐵氧化物以FeO和Fe為主要組分以及碳基體高石墨化程度，三者協同導致FeOx/CNFs(800℃)材料擁有穩定的循環性能（循環60次后材料容量仍可保持在～674 mAhg-1

4、）和突出的倍率性能。
　　(2)基于同步靜電紡絲/靜電噴霧技術及后續預氧化碳化制備負載SnO2/C納米團簇的碳納米纖維復合材料(SnO2/CNFs)。該方法通過同步靜電噴霧在碳納米纖維外均勻地引入SnO2/C納米團簇，極大地減少了共混紡絲中因活性物質的摻入對碳納米纖維基體穩定性的影響，同時，靜電噴霧產生的SnO2/C納米團簇本身具有較穩定的活性，且與纖維基體穩定牢固結合。SnO2/CNFs材料展現出穩定的循環性能（50次循環后容量