电极材料往往具有较大的比表面积暴露出更丰富的活性位点,同时能够承受高的形变应力,缩短离子迁移路径,加快反应动力学。通过静电纺丝法制备的一维纳米材料比表面积高,离子和电子传输路径定向,强的抗形变能力。
电极材料往往具有较大的比表面积暴露出更丰富的活性位点,同时能够承受高的形变应力,缩短离子迁移路径,加快反应动力学。通过静电纺丝法制备的一维纳米材料比表面积高,离子和电子传输路径定向,强的抗形变能力。
1. 传统电极材料及问题
(1)传统锂正极材料为锰酸锂等以及含硅钒有机物正极材料,传统负极材料为碳素材料,如人工石墨、天然石墨以及锡基、硅基
(2)锂电池目前的问题是电极在Li+嵌入和脱嵌时,电极晶格参数变化,电极材料中产生应力,引起电极材料开裂、解体和脱落,电池容量降低,且导电性能变差。
目前的改善方法是将电极材料活性物质制备成纳米颗粒,但纳米颗粒粒径较小,能量密度较低。将电极材料前驱体与有机高分子混合进行静电纺丝,成丝煅烧之后,得到活性物质与碳纤维复合,不仅具备纳米材料的性能,而且具有较高的导电性。并且纤维结构提供大量的锂离子嵌入位,增大了锂电池的能量密度,且可以增大Li+的迁移速率,因此可以通过静电纺丝方法,增大容量,延长寿命。
例如:醋酸锂、磷酸和醋酸铁为原料,溶于DMF,PAN溶于DMF,两种溶液混合后进行静电纺丝,得到的静电纺丝膜烧结后得到磷酸铁锂与碳复合纳米纤维。
2. 主要的锂电池正极材料
(1)层状过渡金属氧化物
(2)锰系尖晶石
(3) 聚阴离子型
(4)纳米纤维型(糖葫芦型,纤维串锂离子)
在通过静电纺丝机制备的纳米纤维膜中,锂离子沿长纤维嵌套,大大降低锂离子迁移距离,为锂离子提供了大量嵌入位置,降低电解液与活性电极材料之间的阻抗,提高了材料的离子/电子电导率,从而大大提高了材料的比容量、循环性能及倍率特性。