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随着电动汽车行业的蓬勃发展,人们对动力电池的需求也日益提高,高性能电池材料的制备与改性研究也越来越受到关注。传统的电池制备与改性途径已经日趋成熟,新兴技术在高性能锂离子电池材料制备方面的研究也越来越多。其中静电纺丝技术作为一种高效率、低成本的一维材料制备技术,具有成分可控,形貌可控的诸多优点,是目前备受关注的电池材料制备技术之一。本文成功采用静电纺丝技术实现了快速简便的纳米尺寸多元素掺杂电极材料的制备。通过正交实验研究了 Al、Ni元素掺杂量,煅烧温度及煅烧时间四个因素对锰酸锂材料诸多性能的影响规律,进而选择了优化的制备工艺,制备了 Al、Ni双元素掺杂的尖晶石型锰酸锂材料。Al、Ni双元素掺杂主要通过减小晶胞尺寸,提高Mn元素平均化合价,抑制Jahn-Teller效应提高材料的循环及倍率性能。制备的LiAl0.05Ni0.05Mn1.9O4材料在0.5 C下初始放电容量可达133 mAh g-1,循环400圈后容量保持率82%。55℃高温循环100圈容量可维持在102 mAh g-1。之后通过改进静电纺丝前驱体的预氧化工艺,实现了对电极材料尺寸和微观形貌的可控调节。首先通过优化的预氧化工艺,制备了含有耐热结构的预氧化纤维,这一中间产物可在氧化物微晶之间形成物理阻隔以实现产物晶粒的限域生长,最终形成由大量50 nm粒径晶粒组成的掺杂改性尖晶石锰酸锂材料。同时发现,预氧化前驱体的限域作用抑制了尖晶石锰酸锂材料易发生Mn元素溶解的(111)优势面的生长,使得最终产物形成类球状多面体晶粒,该材料在20 C大倍率充电/放电情况下循环1000圈,容量从105 mAh g-1下降至88 mAh g-1,表现出良好的倍率性能和循环性能。通过CV和PITT技术研究不同晶粒尺寸材料的表观锂离子扩散系数发现,细小晶粒的表观锂离子扩散系数有显著提高,且扩散系数与电池测试时的开路电压有规律性关系,在充放电平台处的扩散系数出现极小值。最后通过CVD与静电纺丝技术结合,制备了一维Si@C/CNF复合结构电极材料。首先通过CVD制备Si@C材料,发现900℃下具有粗糙褶皱表面碳包覆层的材料具有良好的循环稳定性倍率性能,这得益于碳包覆层较高的石墨化程度,以及表面褶皱结构对粘结剂在循环过程中所受拉应力的减缓。CVD温度900℃下制备的样品,其初始容量达2920 mAh g-1,循环300次后容量剩余926 mAh g-1,2 A g-1电流密度下容量依然2250 mAh g-1的放电容量。以此制备的Si@C/CNF材料表现出良好的循环性能,初始容量达到791 mAh g-1。循环100圈后容量剩余602 mAh g-1。