【摘 要】
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湖北作为农业大省,水稻种植面积广、范围大,资源广泛,但其产生的农业废弃物也较多,如何响应全世界的绿色可持续发展号召,对农业废弃物进行高值化利用,是当今学者们研究的热点问题。本文以稻秆为原料,使用绿色环保的有机溶剂法,部分分离稻秆提取纤维素残留黑液中的木质素,然后在所提取出来的木质素里添加聚丙烯腈（PAN）以改善木质素的理化性能,合理运用电纺的技术手段,将其制成可利用的形态如纤维膜,探讨其作为锂离子
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湖北作为农业大省,水稻种植面积广、范围大,资源广泛,但其产生的农业废弃物也较多,如何响应全世界的绿色可持续发展号召,对农业废弃物进行高值化利用,是当今学者们研究的热点问题。本文以稻秆为原料,使用绿色环保的有机溶剂法,部分分离稻秆提取纤维素残留黑液中的木质素,然后在所提取出来的木质素里添加聚丙烯腈（PAN）以改善木质素的理化性能,合理运用电纺的技术手段,将其制成可利用的形态如纤维膜,探讨其作为锂离子电池隔膜性能的优劣,进一步对其进行碳化制备木质素基碳纤维,研究木质素用作碳材料前驱体并在锂电池领域进行相关应用的可行性。研究内容及结果如下:（1）以木质素（LG）—聚丙烯腈（PAN）混合纺丝,制备木质素基纤维。通过调节静电纺丝过程中溶剂种类、聚合物与木质素比例和溶液浓度,讨论了这些参数对于静电纺丝的影响,结果表明以DMF为纺丝溶剂,PAN为纺丝助剂,溶液浓度为25%,LG与PAN比例为1:1时,所得膜表面平滑,纤维粗细适中。当纤维膜做隔膜使用时,湿润性更好,热稳定性和孔隙率更大。与Celgard 2300微孔膜分别组装Li/Li Fe PO4电池并对比其电化学性能,结果表明,L-PAN组装的电池的倍率性能相比于PP隔膜组装的电池要更好,在0.1 C,1 C,2 C和5 C倍率下的放电比容量分别为168.5,143.0,131.5和118.0 m Ah g-1,且在5 C倍率下经过200圈循环后,容量保持率高达97.7%。（2）将不同比例LG与PAN纤维膜在280℃预氧化,700℃碳化,得到木质素基柔性碳纤维膜。通过XRD、Raman、BET等测试结果表明,木质素的加入对碳材料的性能有一定的改善效果,当LG:PAN=2:1（命名为L-PAN-2）时,材料的比表面积最大,达到334 m~2/g,纤维平均直径最小。将不同比例的木质素基碳纤维组装成锂离子电池负极材料,对比分析其电化学性能,结果表明L-PAN-2综合电化学性能最佳。在电流密度为0.1 C时,首圈放电比容量为1108.3 m Ah g-1,充电比容量541.9 m Ah g-1,经过30圈后容量能保持72.4%,在0.5 C、1 C、2 C和5 C倍率下的放电比容量分别为587.8、380.4、340.8、303.2和287.2 m Ah g-1。
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