[发明专利]一种NaCl改性石墨烯网包覆β-FeOOH锂离子电池负极材料的制备方法

说明书

一种NaCl改性石墨烯网包覆β‑FeOOH锂离子电池负极材料的制备方法，将氧化石墨烯分散在去离子水中得悬浊液A；将分析纯的FeCl₃.6H₂O和NaCl加入到去离子水中，然后加入到悬浊液A中得悬浊液B，将悬浊液B倒入均相水热反应釜中进行水热反应得产物C；将产物C分别用水洗、醇洗，将洗涤后的产物分散在水中得产物D；将产物D冷冻干燥得到NaCl改性石墨烯网包覆β‑FeOOH纳米棒锂离子电池负极材料。本发明采用复合石墨烯的方法来提高β‑FeOOH的性能，原因是石墨烯导电性好，具有较大的比表面积，通过石墨烯包裹其能有效解决β‑FeOOH导电性差的问题，又能抑制体积膨胀，使电池结构更加稳定，加入NaCl能调控产物粒径，增加FeOOH嵌脱锂时氧化还原反应的活性位点，从而提高电池的容量和循环稳定性能。

技术领域

本发明属于电化学技术领域，具体涉及一种NaCl改性石墨烯网包覆β-FeOOH锂离子电池负极材料的制备方法。

背景技术

过渡金属氧化物/氢氧化物因其具有较高的比容量(>1000mAh/g)，近年来成为研究热点。过渡金属中的氢氧化物FeOOH是一种十分具有潜力的锂离子负极材料，有多种晶型：α、β、γ等。其中β-FeOOH阴离子以体心立方(bcc)阵列排列，结构不如α，γ-FeOOH致密，更利于Li+的扩散。此外，β-FeOOH的容量更高甚至超过其他铁氧化物。但是同大多数氧化物电极一样，β-FeOOH具有导电性差、充放电时体积膨胀明显的缺点，进而导致活性物质粉化团聚。张萌等人(Journal of Alloys and Compounds,2015,648，134-138)以氯化铁和尿素为反应物在80℃水热条件下反应4h得到α-FeOOH，材料导电性较差，比容量有待进一步提高；翟彦俊等人(Journal of Power Sources,2016,327，423-431)以氯化铁和硝酸铈为原料，PVP等为表面活性剂，在β-FeOOH上掺杂Ce来提高材料的循环性能。

发明内容

本发明的目的在于提出一种NaCl改性石墨烯网包覆β-FeOOH锂离子电池负极材料的制备方法，通过石墨烯包裹其能有效解决β-FeOOH导电性差的问题，又能抑制体积膨胀，使电池结构更加稳定，NaCl能够调节产物粒径，增加FeOOH嵌脱锂时氧化还原反应的活性位点，从而提高电池的比容量和循环稳定性能。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

1)将市售的氧化石墨烯分散在25～40mL去离子水中，配置成浓度为1～5mg/mL的氧化石墨烯悬浊液A；

2)将分析纯的FeCl₃.6H₂O和NaCl加入到10～25mL去离子水中，搅拌使其充分溶解得混合溶液，然后将混合溶液加入到悬浊液A中，配置成铁盐、钠盐和氧化石墨烯的悬浊液B，其中铁盐的浓度为0.2～0.5mol/L，钠盐浓度为铁盐浓度的2/3；

3)将悬浊液B倒入均相水热反应釜中，然后密封反应釜，将其放入均相水热反应仪中在100～150℃进行水热反应，反应结束后自然冷却到室温得产物C；

4)将产物C分别用水洗、醇洗，将洗涤后的产物分散在水中得产物D；

5)将产物D冷冻干燥得到NaCl改性石墨烯网包覆β-FeOOH纳米棒锂离子电池负极材料。

所述步骤1)采用超声发生器使氧化石墨烯分散均匀得到氧化石墨烯悬浊液A。

所述步骤2)采用超声发生器分散得悬浊液B。

所述步骤3)悬浊液B倒入均相水热反应釜中的填充度控制在30～60％。

所述步骤5)的冷冻干燥温度为-50℃，保持真空度为60Pa。