[发明专利]一种四氧化三铁/碳复合材料及其制备方法和其在锂离子电池中的应用

权利要求书

1.一种具有多孔结构的纳米四氧化三铁/碳复合材料，其特征在于：该负极材料的组成为Fe₃O₄/C，具有多孔球状或多孔块体的形貌，颗粒尺寸为0.2~50μm，孔径为50 nm~2μm；其中，碳材料包括蔗糖裂解碳，碳材料占粉体材料质量百分数为5%~70%，纳米四氧化三铁颗粒嵌于蔗糖裂解的碳基体中；作为优选，所述的四氧化三铁的颗粒尺寸为10～200 nm，嵌于碳基体中。

2.根据权利要求1所述的一种具有多孔结构的纳米四氧化三铁/碳复合材料，其特征在于：碳材料占粉体材料质量百分数为10%~60%，优选为20%~40%。

3.根据权利要求1或2所述的一种具有多孔结构的纳米四氧化三铁/碳复合材料，其特征在于：该负极材料单体为多孔球状颗粒的尺寸为0.2~20μm，孔径为50~500nm；对于块体结构颗粒通过粉碎处理制备成尺寸为0.2~50μm的粉体材料，孔径为50nm~2μm。

4.根据权利要求1或2所述的一种具有多孔结构的纳米四氧化三铁/碳复合材料，其特征在于：碳材料还包括石墨，所述的石墨弥散分布于四氧化三铁和蔗糖裂解碳的混合颗粒间；作为优选，所述的石墨颗粒为粉化后厚度为0.1~50μm、大小1~100μm的片状粉末，占复合粉体材料质量的0%~30%，优选为5 ~ 15%。

5.一种制备权利要求1或2所述的四氧化三铁/碳复合粉体材料的方法，其特征在于该方法包括以下的步骤：

1）将摩尔比为1：（0.1~6）：10的三价铁源、蔗糖和一水合氨混合溶解于水溶液中，加入表面活性剂，表面活性剂的添加量为与三价铁源的摩尔比为（0.5~10）：100；在室温~100℃下搅拌均匀，得到悬浊液； 

2）对所得悬浊液进行喷雾干燥处理，收集喷雾干燥粉体；

3）将所得粉体产物在氮气或氩气的惰性气氛中煅烧，得到多孔四氧化三铁/碳复合粉体材料。

6.根据权利要求5所述的四氧化三铁/碳复合粉体材料的制备方法，其特征在于：步骤1）中在悬浊液中添加石墨进行搅拌。

7.根据权利要求5所述的四氧化三铁/碳复合粉体材料的制备方法，其特征在于：所述的表面活性剂为硬脂酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠和十二烷基硫酸钠中的一种。

8.根据权利要求5所述的四氧化三铁/碳复合粉体材料的制备方法，其特征在于：步骤3）所述的煅烧温度为350~750℃，时间为0.5~10小时，优选为450～650℃，时间为1～6小时。

9.一种锂离子电池负极，其特征在于：采用权利要求1或2所述的复合粉体材料作为负极材料。

10.一种锂离子电池，其特征在于：采用权利要求9所述的负极、可以嵌入/脱嵌锂离子的正极以及介于所述负极和正极之间的电解质组成。