[发明专利]γ-Fe2O3钠离子电池阳极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钠离子电池阳极材料的制备方法，特别涉及一种γ-Fe₂O₃钠离子电池阳极材料的制备方法。

背景技术

自1859年Gaston Plante提出铅-酸电池概念以来，化学电源界一直在探索新的高比能量、循环寿命长的二次电池。1990年日本SONY公司率先研制成功并实现商品化的锂离子电池，在便携式电子设备、电动汽车、空间技术、国防工业等多方面展示了广阔的应用前景和潜在的巨大经济效益，迅速成为近几年广为关注的研究热点。

目前，锂离子电池的大规模开发受到锂资源的限制，锂电池安全性问题从技术上还没有根本解决。今后蓄电池大型化进程中，材料成本所占比例增加，更加受到资源的制约。日本东京电力公司和NΓK公司合作开发钠硫电池作为储能电池，并于2002年开始进入商品化实施阶段，截止2005年10月统计，年产钠硫电池量已超过100MW，同时开始向海外输出。

钠离子电池不仅利于环境保护，更具经济性。钠离子半径较大，与锂离子相比库仑引力小，配位溶剂易脱离，扩散速度快，钠电池高速充放电性能可以更好。

开发钠离子电池的关键之一是寻找合适的阳极材料，使电池具有足够高的钠嵌入量和很好的钠脱嵌可逆性，以保证电池的高电压、大容量和长循环寿命。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种γ-Fe₂O₃钠离子电池阳极材料的制备方法，制备的γ-Fe₂O₃钠离子电池阳极材料能够实现电池的高容量充放电，并且循环寿命长。

本发明的γ-Fe₂O₃钠离子电池阳极材料的制备方法，包括以下步骤：

1）将γ-Fe₂O₃粉末压制成靶材；

2）将压制成的γ-Fe₂O₃靶材装入磁控溅射腔体内；

3）将基片放入磁控溅射腔体内；

4）将磁控溅射腔体内抽真空后充入惰性气体，利用磁控溅射法在基片上沉积γ-Fe₂O₃薄膜；

5）将沉积了γ-Fe₂O₃薄膜的基片在真空条件下300~700℃退火，冷却后得到γ-Fe₂O₃钠离子电池阳极材料。

进一步，所述步骤1）中，γ-Fe₂O₃粉末用共沉淀法制备。

进一步，所述步骤3）中，基片为铜片，先用稀盐酸清洗去除铜片表面的氧化层，再铜片将放入磁控溅射腔体内。

进一步，所述步骤4）中，惰性气体为氩气，气压为3.0Pa，沉积速率为0.08 nm/s，沉积厚度为350 nm。

进一步，所述步骤5）中，真空度为8.0×10^-5 Pa，退火温度为600℃，退火时间为1小时。

本发明的有益效果在于：本发明利用磁控溅射的方法在基片上沉积γ-Fe₂O₃薄膜，并且利用了高温真空退火的方法，有效提高了γ-Fe₂O₃的结晶程度，同时在γ-Fe₂O₃表面可以形成大量的孔洞，从而使其具有良好传输钠离子的独特物理性质，而且钠离子的传输不易破坏γ-Fe₂O₃良好的结晶程度，因此将其作为钠离子电池阳极材料，不但可以提高电池的实际容量，而且可以大大地延长循环使用寿命；本发明制备的γ-Fe₂O₃钠离子电池阳极材料能够实现电池的长寿命、高容量，能够用于各种电子器件的理想钠离子电池。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为实施例1、实施例2和比较例1、比较例2制备得到的γ-Fe₂O₃钠离子电池阳极材料的XRD图；

图2为实施例2制备得到的γ-Fe₂O₃钠离子电池阳极材料的XPS图；