[发明专利]一种六角状三氧化二铁/碳负极材料及其制备方法

说明书

一种六角状三氧化二铁/碳负极材料及其制备方法，所述负极材料由以下方法制成：（1）将水与N,N‑二甲基甲酰胺混合均匀，得均一溶液；（2）加入铁源与有机配体，搅拌，得混合溶液；（3）密封，加热反应，冷却，过滤，洗涤，干燥，得黄色粉末；（4）在惰性气氛中，焙烧，冷却，即成。本发明负极材料粒径为3～5μm，属于介孔材料，组装成电池，在3～0.01V，100 mA·g^‑1下，首次充电比容量达923.5 mAh·g^‑1，循环200圈后容量保持率≥95%，首次放电比容量达1368.8 mAh·g^‑1，在充放电中体积膨胀小，导电性好，充放电性能稳定，循环性能好；本发明方法简单，反应温度低，周期短，成本低。

技术领域

本发明涉及一种负极材料及其制备方法，具体涉及一种锂离子电池用六角状三氧化二铁/碳负极材料及其制备方法。

背景技术

随着社会发展需要，人们对储能设备的要求日益提高，而锂离子电池作为当前主流设备而备受关注。由于三氧化二铁作为锂离子电池负极材料时，具有较高的理论比容量（1009 mAh·g^-1），并且对环境友好而备受关注。然而，由于三氧化二铁负极材料在充放电过程中体积变化较大，易粉碎，且其导电性较差。

CN106953093A公开了一种利用胶体核壳结构α-Fe₂O₃材料制备锂离子电池阳极的方法，是以甘氨酸作为结构导向剂，使用水、乙醇混合溶剂热法制备出胶体核壳结构的α-Fe₂O₃材料；将活性物质α-Fe₂O₃材料、乙炔黑和聚偏氟乙烯混合均匀，再加入N-甲基吡咯烷酮调制成浆料，使用涂膜仪将浆料均匀铺于铜箔上，干燥得到阳极片。但是，制备过程复杂，且所制备的材料充电容量衰减较快，循环100圈后，放电比容量保持率仅为首次放电比容量的70%。

CN106328930A公开了一种高容量锂离子电池负极材料α-Fe₂O₃的制备方法，包括以下步骤：（1）将FeCl₃溶液和乙二醇在室温下搅拌，均匀混合，得到溶液A；（2）将NaOH溶液及去离子水加入溶液A中，搅拌，得到溶液B；（3）在溶液B中加入十二烷基苯磺酸钠，得到溶液C；（4）将溶液C转入高压釜中，在200～250℃、5～6 MPa的条件下反应20～30h，将所得产物FeOOH离心分离、真空干燥，热处理，得到高容量锂离子电池负极材料α-Fe₂O₃。但是，其制备过程复杂，且高压反应温度较高致使安全性较差，所需周期也较长。

CN 104505498 A公开了一种三氧化二铁/碳纳米管锂离子电池负极材料的制备方法，采用浮动催化化学气相沉积法：将液相碳源、催化剂、促进剂混合后经超声分散得均匀的前驱体溶液。反应器在氩气环境下，升温至900～1200℃，保持恒温；在载气（氢气或氢、氩混合气）带动下，将前驱体溶液以2～12mL/h的速率注入反应器，得到均匀连续的复合薄膜，复合薄膜在300～600℃的空气条件下热处理 1～4h，得Fe₂O₃/碳纳米管复合薄膜锂离子电池负极材料。但是，该方法反应所需温度较高，不利于节能，且其2～12mL/h的溶液注入速率使得材料制备所需时间较长。