[发明专利]一种甜甜圈状Fe2

说明书

本发明公开了一种甜甜圈状Fe₂O₃/C锂离子电池负极材料制备方法，在反应釜中加入铁源化合物、有机配体和去离子水，水热温度140～170℃，时间为6～8h，从而生成甜甜圈状Fe₂O₃/C材料，经过过滤、洗涤和烘干，从而得到甜甜圈状的锂离子电池负极材料，用于锂离子电池，使得锂离子电池的电化学性能较商业石墨有着明显的提高，本发明通过一锅法合成了甜甜圈状Fe₂O₃/C，合成工艺简单，反应条件温和，而且制得的甜甜圈状Fe₂O₃/C具有高质量比容量，这对铁基氧化物材料在锂离子电池领域中进一步发展具有重要意义。

技术领域

本发明涉及一种甜甜圈状Fe₂O₃/C锂离子电池负极材料制备方法，属于锂离子电池领域。

背景技术

随着插电式混合动力汽车的出现，以及人们对储能有了新的认识，电池和电池相关技术已经成为现代社会越来越关键的部分。在最新技术以及最前沿的电池中，锂离子电池已成为最普及的电池。由于它们的高能量密度和安全性，它们在消费类便携式电子设备中很常见，而且众所周知，它们不会受到困扰其他电池的“记忆”效应的影响。尽管它们很受欢迎，在市场上占据主导地位，但仍然有一些不可避免的问题在困扰着人们，特别是容量不高以及随时间衰减这两个方面。事实上，某些混合动力电动汽车的电池组寿命很短，这引起了车主和制造商的极大担忧。这是由于其自身材料问题导致现有的锂离子电池无法满足人们在新时代的要求。锂离子电池负极材料通常为商业石墨，然而，作为 LIBs的重要组成部分，商用石墨负极材料由于其倍率能力差和372mAhg^-1的有限容量，无法满足高能量需求。因此如何开发一种具有高的比容量且价格较为低廉的电极材料已成为相关领域科学家关注的焦点。

为了解决上述问题，人们研究了许多金属氧化物，如钼氧化物、Co₃O₄、 NiO、CuO、锰氧化物和铁氧化物。其中，Fe₂O₃具有理论比容量高(1007mAhg^-1)、资源丰富、成本低、无毒等优点，被认为是最有潜力的锂离子电池负极材料之一从而引起了越来越多人的关注。如陈泽华等人发明的一种高循环性能锂离子电池负极材料Fe₂O₃纳米针叶的制备方法(CN108264092 B)，在用于锂离子电池负极材料时，其独特的结构在充放电过程中缩短了离子的传输路径，对于电池的循环性能有着极大的好处；曹丽云等人发明的一种空心球Fe₂O₃/rGO锂离子电池负极材料的制备方法(CN 106129373 B)，与石墨烯复合不仅能有效解决Fe₂O₃导电性差的问题，并且这种特殊的自组装空心结构还能有效的缓解体积膨胀，进而防止氧化物在充放电过程中发生的粉化，可以显著提高产物的循环性能。然而，Fe₂O₃的体积变化大、团聚强、电导率低，导致容量衰减和倍率性能差不能够满足当前社会的需求。所以寻求一种合成工艺简单，反应条件温和，高导电性，具有高质量比容量的Fe₂O₃的制备方法具有重要意义。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种甜甜圈状Fe₂O₃/C锂离子电池负极材料制备方法，通过简单的水热法使得有机配体与铁基化合物反应成环，从而生成甜甜圈状Fe₂O₃/C材料，用于锂离子电池，使得锂离子电池的电化学性能明显提高，这对铁基氧化物材料在锂离子电池领域中进一步发展具有重要意义。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种甜甜圈状Fe₂O₃/C锂离子电池负极材料制备方法，包括以下步骤：