[发明专利]锂离子电池负极材料核壳结构FeS2

说明书

本发明涉及纳米负极材料技术领域，具体为高性能锂离子电池负极材料即核壳结构FeS2@C纳米环的制备方法。该方法包括步骤1）采用水热法制备α‑Fe₂O₃纳米环颗粒；2）采用溶液法对所制备α‑Fe₂O₃进行有机物层涂覆即制备α‑Fe₂O₃@RF纳米环颗粒；3）对所制备的α‑Fe₂O₃@RF纳米环颗粒进行热处理即使有机物碳化获得Fe₃O₄@C纳米环；4）将所获得的Fe₃O₄@C进行硫化处理，最终获得FeS₂@C纳米环颗粒；5）将获得的FeS₂@C纳米环颗粒制作成纽扣电池，进行电化学测试。本发明配方简单，操作简单，重复性好，产物高纯；原材料丰富，环境友好型；材料结构规则，稳定性良好；作为负极材料具有高容量。

技术领域

本发明涉及纳米负极材料的制备技术领域，具体为锂离子电池负极材料核壳结构FeS2@C纳米环的制备方法。

背景技术

FeS₂以及其能量密度高(1C＝894mAh g^-1)、安全无毒、结构稳定以及价格低廉，深受研究者们的重视。随着科学技术的不断发展，FeS₂的制备方法也在不断推陈出新，各种方法在不断进行交叉、渗透，取长补短，制备出许多性能优异的FeS₂颗粒。期间不乏有：电化学沉积法合成FeS₂、水热法合成FeS₂、溶剂热法合成FeS₂、机械球磨法合成FeS₂等，然而由材料具有导电率低、在充放电循环过程中体积膨胀以及活性物质溶解在电解液中等缺点，以至其循环性和倍率性都比较差。目前，解决这类问题方法有两类：一是涉及纳米结构材料，利用纳米效应来提高锂离子扩散和电子的传输速率，迄今为止，尚未获得真正意义上的具有高比容量高倍率性能的纳米过渡金属硫化物；二是制备碳/金属硫化物复合材料，借助碳材料优异的离子和电子传导的优势来提高材料的电化学性能。大量的实验研究表明：金属硫化物和碳纳米材料的结构及复合方式对于材料的储锂的性能有很大的影响。设计碳/金属硫化物复合材料对于基于过渡金属硫化物的锂离子电极材料意义重大。

事实上，碳包覆可以抑制电极材料在充放电过程中的体积变化之外，也能够增加电极材料的导电性，同时阻隔电极材料与含锂离子电解质接触的机会，以减少材料电容量的损失。纳米化可大幅地缩短Li⁺的传输路径,同时可轻易将电子从材料中导出，改善材料的高倍率性能。

发明内容

本发明正是基于以上技术问题，提供锂离子电池负极材料核壳结构FeS2@C 纳米环的制备方法。该方法以水热方法制备α-Fe₂O₃纳米环前体，借此以溶液法使α-Fe₂O₃包覆一层有机物外壳，之后进行碳化获得Fe₃O₄@C，硫化获得 FeS₂@C以用做锂离子电池负极材料。本方法操作简单，重复性好，产物纯度高，并且用作锂离子电池负极材料时具有高的能量密度，好的倍率性能，高的比容量。

为了实现以上发明目的，本发明的技术方案为：

a.采用水热法制备α-Fe₂O₃纳米环颗粒。