[发明专利]CoFe2

说明书

本发明涉及一种CoFe₂O₄/石墨烯复合纳米纤维的制备方法及应用，属于纳米复合材料制备技术领域。本发明首先通过静电纺丝结合高温煅烧制备CoFe₂O₄纳米纤维，然后采用水热反应将其与氧化石墨烯复合制备得到CoFe₂O₄/石墨烯复合纳米纤维。XRD、SEM和TEM等分析结果表明本发明制得的CoFe₂O₄/石墨烯复合纳米纤维结晶良好、纤维直径均匀且表面粗糙，并且还原后的石墨烯能够包覆在其表面。另外，电化学性能测试结果还表明，本发明方法制得的CoFe₂O₄/石墨烯复合纳米纤维具有高比容量、良好的循环稳定性和优异的大倍率性能等优点，是一种具有广泛应用前景的新型锂离子电池负极材料。

技术领域

本发明属于纳米复合材料制备技术领域，具体涉及一种CoFe₂O₄/石墨烯复合纳米纤维的制备方法及应用。

背景技术

随着便携式电子设备和电动汽车行业的飞速发展，市面上采用石墨作为负极材料的锂离子电池由于其较低的理论比容量(372mAh/g)，已经难以满足人们日常生活的使用，因此开发出新型的锂离子电池负极材料已经迫在眉睫。CoFe₂O₄是一种三元金属氧化物，理论比容量高达1072mAh/g，并且充放电过程中生成的金属Co能与Li进一步发生合金化反应，可以增大负极材料的嵌锂容量，是一种非常具有应用前景的负极材料。

单一形态的CoFe₂O₄作为过渡金属氧化物，其导电性能较差，且在嵌/脱锂过程中体积变化巨大，使负极材料粉化从而脱离集流体，从而影响其倍率性能和循环性能。 Zhong等利用共沉淀和热分解方法制备出具有多孔结构的CoFe₂O₄纳米杆，在100mA/g 下，循环50周后其可逆容量为983mAh/g。另外，石墨烯被广泛用于制备复合材料，具体原因如下：(i)优越的电子导电性，从而促进电子传输和锂离子扩散，从而得到高容量；(ii)大比表面积；(iii)柔性结构可以减少充放电过程中体积变化和防止颗粒团聚，从而提供良好的循环稳定。基于此，提出本申请。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的问题，提出了一种CoFe₂O₄/石墨烯(G)复合纳米纤维的制备方法及应用。利用本发明方法制得的CoFe₂O₄/石墨烯复合纳米纤维具有高比容量、良好的循环稳定性和优异的大倍率性能等优点，是一种具有应用前景的新型锂离子电池负极材料。

为实现上述发明第一个目的，本发明提供以下技术方案：

一种CoFe₂O₄/石墨烯复合纳米纤维的制备方法，所述方法包括如下步骤：

(1)CoFe₂O₄/复合纳米纤维：将CoFe₂O₄纳米纤维与氧化石墨烯溶解在去离子水中，密封，超声震荡1～3h至分散均匀，得到分散均匀的黄褐色混合水溶1；

(2)将步骤(1)所述黄褐色混合水溶液1移至不锈钢反应釜中，然后在180℃恒温条件下反应12h，反应结束后，冷却至室温，将制得的CoFe₂O₄/G气凝胶放置冰箱中冷冻至坚硬固体，再放入冷冻干燥机进行冷冻干燥，降至室温后取出，得到所述的 CoFe₂O₄/石墨烯复合纳米纤维。

进一步地，上述技术方案中所述的CoFe₂O₄纳米纤维与氧化石墨烯的质量比为1：1.5。

进一步地，上述技术方案中所述的冷冻时间优选为24h。