[发明专利]一种锂电池电极材料α-Fe2

说明书

本发明共开了一种锂离子电池电极材料α‑Fe₂O₃纳米球的制备方法，具体步骤如下：将氯酸钾和硫酸亚铁溶于去离子水中得到混合溶液，采用椰油酸二乙醇酰胺溶液将溶液pH值到10，将混合溶液置于高压反应釜中，在120℃~150℃的条件下加热10 h~14 h后取出反应釜；用去离子水反复超声洗涤20 min~50 min，并分离出沉淀产物；沉淀产物进行干燥，在氧气气氛下350℃煅烧5h后得到最终黑褐色的粉末产物。用本发明方法所制备的的Fe₂O₃的原料价格低廉，易得，并且能够在相同条件下，拥有更宽的电化学窗口，更优异的倍率性能，以及良好的循环性能。

技术领域

本发明属于新能源材料制备技术领域，具体涉及一种锂电池电极材料α-Fe₂O₃纳米球的制备方法。

背景技术

锂离子电池因其具有高能量密度，循环寿命长，自放电率低，高工作电压，使用温度范围比较宽，没有记忆效应，开路电压高等优点，受到广大消费者的普遍欢迎，已经被广泛应用于诸如笔记本电脑，手机，相机等等移动设备，并且已经在逐步取代传统能源。在智能手机领域，人们对手机的续航稳定性提出了更高的要求，这就导致人们对于循环性能电池的需求越来越迫切。相对于当今商业化的石墨负极材料，我们所制备的Fe₂O₃具有更宽的电化学窗口，更优异的倍率性能，以及良好的循环性能。并且原料易得，所需成本相对较低。

目前所研究的氧化铁基负极材料主要有Fe₃O₄，FeO，Fe₂O₃这些材料都具有极好的比容量性能，但由于在充放电测试中伴随着材料的体积变化从而导致容量的快速衰减，导致其容量较差。目前公认的解决办法主要有两种，一是减小氧化铁的颗粒度，从而减短电子传输路径，缓和电极地极化；二是在氧化铁表面包覆碳，从而提高材料的导电性，并限制材料在充放电过程的体积变化。

通过以上方案制备的Fe₂O₃纳米球被用作锂离子电池负极材料，在电化学性能测试时，在0.2 C倍率下，电压窗口为0~3.0 V之间，初始比容量可以达到1943.05 mAh/g，得到极好的初始比容量，且制备的Fe₂O₃纳米球纳米颗粒度均匀，纳米球型控制好，没有出现纳米球破碎现象，且通过X射线衍射分析，结晶度好。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种锂电池电极材料Fe₂O₃纳米球的制备方法，这种高电化学容量的锂离子电池负极材料同其他同类材料相比，电化学性能更加优越。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种锂离子电池电极材料α-Fe₂O₃纳米球的制备方法，具体步骤如下：

（1）将氯酸钾和硫酸亚铁溶于去离子水中得到混合溶液；

（2）采用椰油酸二乙醇酰胺溶液调节混合溶液的pH=10，然后将混合溶液置于高压反应釜中进行水热反应；

（3）反应结束后用去离子水反复超声洗涤，并分离出沉淀产物；

（4）将沉淀产物进行干燥，在氧气气氛下煅烧后得到黑褐色的粉末产物，即为锂离子电池电极材料α-Fe₂O₃纳米球。

所述步骤（1）混合溶液中氯酸钾的浓度为（0.8-1.2）mol/L，硫酸亚铁的浓度为（0.4-0.6）mol /L。

所述步骤（2）中水热反应的温度为120℃-150℃，水热反应的时间为10 h-14 h。