[发明专利]一种高循环性能锂离子电池负极材料Fe

说明书

本发明公开了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，具体步骤如下：（1）取硝酸亚铁溶液，加入十二烷基苯磺酸钠调节硝酸亚铁溶液的pH=1.5~3.5，然后加入氢氧化钾溶液，继续搅拌10 h~13h；（2）将步骤（1）搅拌好的溶液转入水热反应釜中，加入十二烷基硫酸钠调节溶液pH=8~10，进行水热反应；（3）反应结束后，抽滤，干燥得到样品，将样品煅烧后得高循环性能锂离子电池负极材料Fe₂O₃纳米针叶。本发明制备的针状的Fe₂O₃在用于锂离子电池负极材料时，其独特的结构对于在充放电过程中，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。

技术领域

本发明属于新能源材料制备技术领域，具体涉及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。

背景技术

氧化铁（Fe₂O₃），一种n型半导体材料，其禁带宽度较窄（2.2eV左右），具有良好耐候性、耐光性、无毒性和对紫外线具有良好的吸收和屏蔽作用，可广泛应用于涂料、油墨、吸附、催化、气敏和湿敏材料、电化学、生物医学工程等领域。由于纳米氧化铁具有诸多的优点和广泛的应用前景，近年来国内外研究者对其投入了大量的研究，包括应用于锂离子电池领域。通常认为扩散电阻、电导率、电荷传递电阻对LIB负极的电化学性能具有重要影响，使用纳米尺寸的负极材料不仅可以降低锂离子在电极体内的扩散长度，而且可以大大地增加表面反应活化位，因而，使用纳米尺寸Fe₂O₃作为LIB的电极活性材料，将极大地降低负极反应的过电位，提高其倍率性能。我们所采用的就是减小氧化铁的粒度，进而提高其电化学性能。通过以上方案制备的纳米针叶状的Fe₂O₃，直径极小，能够有效减短粒子传输路径，增大粒子的传输速度，进而改善其比容量性能。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供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，这种材料具有极好的比容量性能，同其他同类材料相比，性能更加优越。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

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，具体步骤如下：

（1）取硝酸亚铁溶液，加入十二烷基苯磺酸钠调节硝酸亚铁溶液的pH=1.5 ~ 3.5，然后加入氢氧化钾溶液，继续搅拌10 h ~13h；

（2）将步骤（1）搅拌好的溶液转入水热反应釜中，加入十二烷基硫酸钠调节溶液pH=8~10，进行水热反应；

（3）反应结束后，抽滤，干燥得到样品，将样品煅烧后得高循环性能锂离子电池负极材料Fe₂O₃纳米针叶。

所述步骤（1）中硝酸亚铁溶液的浓度为（3.5-4.6） mol/L，氢氧化钾溶液的浓度为（4.2-5.7）mol/L，硝酸亚铁溶液与氢氧化钾溶液的体积比1:1-3。

所述步骤（2）中水热反应的温度为110℃~150℃，水热反应的时间为3 h-5h；

所述步骤（3）中的煅烧温度为300℃-400℃，煅烧时间为2h~6h。