[發明專利]應用超臨界流體熔噴紡絲制備微孔LiFePO4/C類纖維的方法

無效

• 申請號: 201110333962.5
• 申請日: 2011-10-28
• 公開（公告）號: CN102443882A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發明（設計）人: 張迎晨;張夏楠;吳紅艷
• 申請（專利權）人: 中原工學院
• 主分類號: D01F9/08
• 分類號: D01F9/08;D01F9/21;D01F9/14;D01D5/08
• 代理公司: 鄭州中原專利事務所有限公司 41109
• 代理人: 張紹琳;孫詩雨

技術領域

本發明涉及一種應用超臨界流體熔噴紡絲制備微孔LiFePO4/C類纖維的方法。

背景技術

磷酸亞鐵鋰LiFePO₄?能夠可逆地嵌入和脫出鋰離子，Fe²⁺?/Fe³⁺?相對金屬鋰的電壓為3.4?V，該材料的理論比容量為170?mA·h/g。由于LiFePO₄?具有無毒、環境友好、原材料來源豐富且價格低廉、循環性和熱穩定性好等優點，因而很快獲得在鋰電池上的應用。但LiFePO₄?的電導率僅為10?^－9?S/cm?數量級，同時鋰離子由于受緊密的氧原子密堆積的影響，對鋰離子在充放電過程中的擴散和傳遞不利。目前，對LiFePO₄?正極材料的研究主要集中在改善其電子和離子的導電率，包括在顆粒外部均勻包覆分散性能好的碳、金屬或導電聚合物等導電劑，改善顆粒表面和顆粒之間的表觀電導率；?在顆粒內部采用金屬離子摻雜，降低固體材料的導帶能級或造成離子空缺，提高材料的本征電導率合成納米材料，降低材料的電子或離子的擴散距離。LiFePO₄?的常見合成方法有高溫固相反應法、溶膠-凝膠法、溶劑熱法等。工業生產多采用高溫固相合成法，但是，該方法在合成過程中質量穩定性不容易控制，為獲得較均勻的產物需進行多步鍛燒和研磨。

熔噴纖維生產技術的發展和產品應用領域的拓展促進了高性能聚合物的使用，以滿足產業用紡織品的特別需求，如纖維細度小，耐高溫、耐化學性、良好的強度和彈性、醫療用產品舒適性、與食品接觸的安全性等要求。

超臨界流體，是指某種物質在臨界點臨界溫度，?臨界壓力以上，?所具有不同于液體或氣體的獨特物性的流體，?既具有氣體的特性又具有液體的特性，?因此可以說，?超臨界流體是存在于氣體、液體這兩種流體狀態以外的第三流體。超臨界流體具有與液體相近的密度，因而有很強的溶劑強度，同時具有與氣體相近的粘度，流動性比液體好得多，傳質系數也比液體大得多。且流體的密度、溶劑強度和粘度等性能均可通過壓力和溫度的變化方便地進行調節，因而有廣泛的應用前景。采用超臨界CO₂?進行萃取已得到廣泛研究和工業應用。在聚合物加工中采用超臨界CO_2?雖然不多，但已得到相當的重視和廣泛的研究，如超臨界CO_2?為介質的聚合反應?、采用超臨界CO₂?向聚合物中加入添加劑?、超臨界CO₂溶脹聚合得到共混物和復合材料、聚合物分級、萃取齊聚物和溶劑、微球和微纖制備?、結晶等。

在微孔聚合物制備中使用超臨界流體具有以下優點：

(1)?傳質系數高，可在較短的時間內達到平衡濃度，因而縮短了加工時間，使微孔聚合物制備的工業應用成為可能。

(2)?在相同溫度下，使用超臨界CO₂?可達到更高的平衡濃度，因而可得到更高的泡孔密度和更小的泡孔直徑。

(3)?由于超臨界流體溶入聚合物可大大降低聚合物的粘度，從而減少了熔噴壓力并提高熔體的流動性。