[发明专利]一种棒状多层微孔草酸亚铁锂离子电池负极材料制备方法

说明书

本发明涉及一种棒状多层微孔草酸亚铁锂离子电池负极材料制备方法，属于锂离子电池负极材料技术领域。将硫酸亚铁加入到去离子水溶液中，搅拌至完全溶解得到硫酸亚铁溶液；将去离子水与乙醇配置成混合液，然后向混合液中加入固体草酸搅拌至完全溶解，得到无色透明的草酸溶液；将得到的硫酸亚铁溶液，通过蠕动泵加入草酸溶液，得到黄色悬浮液；将得到的黄色悬浮液在10℃~60℃条件下陈化0.5～4h，陈化完成后过滤、洗涤和干燥，得到二水草酸亚铁浅黄色产品；在氩气或氮气惰性氛围下，将得到的二水草酸亚铁在烧结得到棒状多层微孔草酸亚铁锂离子电池负极材料。本发明为了克服现有技术中草酸亚铁材料因形貌不好导致的电导率低、循环性能不好等问题。

技术领域

本发明涉及一种棒状多层微孔草酸亚铁锂离子电池负极材料制备方法，属于锂离子电池负极材料技术领域。

背景技术

自1991年日本索尼公司推出商用锂离子电池以来,锂离子电池广泛应用于手机、笔记本、充电宝、电动汽车等领域。但现有的材料体系难以满足便携电子设备、电动汽车和大规模能量存储等对能量密度越来越高的应用要求。因此，开发能量密度高、循环性能好、安全稳定的电池材料成为了当前锂电负极材料发展的新方向。

目前，锂离子电池负极材料的研究根据材料的反应机理主要分为：插入式型（石墨、TiO₂、Li₄Ti₅O₁₂）、合金化型（Si、Sn、Al等）和转换反应型（FeO、NiO、CoO等）。而转化反应型负极材料主要以过渡金属氧化物为代表，在此基础上较易制备的过渡金属含氧酸盐也被用做锂离子电池负极材料。2008年西班牙科尔多瓦大学Tirado课题组首次合成并报道了草酸亚铁作为锂离子电池负极材料的性能并对充放电过程中草酸亚铁的转化过程进行了研究。2011年，他们通、电动车过钴掺杂合成得到了Fe_xCo_1-xC₂O₄复合材料，并表征了其电化学性能，在钴掺杂x=0.25时，得到材料的循环性能和倍率性能最佳。2012年新加坡南洋理工大学Madhvi课题组，通过采用不同的溶剂制备得到了两种形貌结构的草酸亚铁——蚕茧状和杆状，对两种形貌的草酸亚铁进行电化学性能测试，并对充放电过程中锂离子的脱嵌过程和电极反应进行了研究，他们指出草酸亚铁的形貌结构对其电化学性能尤其是倍率性能有很大的影响。由于草酸亚铁的电导率低，锂离子扩散速率慢等缺点，致使其负极材料的首次循环效率较低，容量衰减较快。

发明内容

本发明为了克服现有技术中草酸亚铁材料因形貌不好导致的电导率低、循环性能不好等问题，本发明提供一种棒状多层微孔草酸亚铁锂离子电池负极材料制备方法。本发明通过以下技术方案实现。

一种棒状多层微孔草酸亚铁锂离子电池负极材料制备方法，其具体步骤如下：

步骤1、将硫酸亚铁加入到去离子水溶液中，搅拌至完全溶解得到质量分数为5%~25%的硫酸亚铁溶液；

步骤2、将去离子水与乙醇按照体积比为1~9:9~1配置成混合液，然后向混合液中加入固体草酸搅拌至完全溶解，得到无色透明的草酸溶液；

步骤3、将步骤1得到的硫酸亚铁溶液，在温度为10℃~60℃条件下通过蠕动泵加入步骤2得到的草酸溶液，控制加入时间为10min~30min，得到黄色悬浮液；

步骤4、将步骤3得到的黄色悬浮液在10℃~60℃条件下陈化0.5～4h，陈化完成后过滤、洗涤和干燥，得到二水草酸亚铁浅黄色产品；

步骤5、在氩气或氮气惰性氛围下，将步骤4得到的二水草酸亚铁在120℃~200℃下烧结4~10h，得到棒状多层微孔草酸亚铁锂离子电池负极材料。

所述步骤2中固体草酸按照草酸与硫酸亚铁的摩尔比为1:1~3:1加入。

所述步骤3中硫酸亚铁溶液与草酸溶液的体积比为9~45:10~20。