[发明专利]双金属MOF前驱体合成的Ni/NiFe2O4锂离子电池负极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种双金属MOF前驱体合成的Ni/NiFe₂O₄锂离子电池负极材料及其制备方法。所述Ni/NiFe₂O₄电极材料由单质Ni和NiFe₂O₄复合组成，其制备方法是以可溶性镍盐和铁盐为主原料，氨基对苯二甲酸为配体，采用溶剂热法构建了Ni‑Fe‑MOFs前驱体，进一步经干燥焙烧得到Ni/NiFe₂O₄电极材料。采用本发明方法合成的Ni/NiFe₂O₄，材料形貌和尺寸均匀，约为200～400nm，其中Ni与NiFe₂O₄弥散分布，且具有高比表面积和高孔隙率，因此既有良好电子电导率，又可为锂离子提供良好的传输通道，所以作为锂离子电池负极材料时表现出优异的结构稳定性、循环性能和倍率性能。本发明方法工艺简单，对设备要求低，成本低，得到的Ni/NiFe₂O₄锂离子电池负极材料具有良好的应用前景。

技术领域

本发明公开了双金属MOF前驱体合成Ni/NiFe₂O₄锂离子电池负极材料及其制备方法，属于锂离子电池电极材料领域。

背景技术

过渡金属氧化物是一类重要的功能材料，在催化，半导体和电池等诸多领域具有广阔的应用前景。随着科学技术的快速发展，金属氧化物得到全面、深刻的认识。锂离子电池作为新型绿色储能器件的代表之一，过渡金属氧化物被认为是极有潜力的负极材料。NiFe₂O₄具有较高比容量、安全性好和环境友好等特点。然而同大多金属氧化物一样，NiFe₂O₄在实际应用中存在两个问题：一是电子电导率低；二是在充放电循环过程中较大的体积变化使得材料结构完整性受到破坏，活性物质粉化甚至从集流体上脱落，最终导致材料的容量衰减明显，循环性能变差。以上缺陷极大阻碍了NiFe₂O₄在锂电池电极材料领域的商业应用。

目前文献通常采用引入各种碳材料或其他材料包覆制备NiFe₂O₄复合材料。CN103700842A公开了一种NiFe₂O₄/C负极材料的制备方法，但合成的NiFe₂O₄/C负极材料表现出较差的循环稳定性。CN104051729A公开了一种采用两步法合成石墨烯复合NiFe₂O₄材料的制备方法，该发明的合成成本高，步骤较为繁杂，不易于产业化实施。CN108039479A 公开了一种LiPON包覆NiFe₂O₄的薄膜电极，该复合材料表现出优异的充放电循环可逆性(比容量保持在872mAh/g)，50次循环后容量没有明显衰减，但该方法需采用专用设备实施，对设备要求较高。在以上专利中，碳材料或其他材料的引入提高了锂离子电池负极材料的电化学性能，但材料合成较为复杂，成本较高，设备要求较高。因此，寻找一种简单易行的制备方法，使NiFe₂O₄材料具备良好的循环性能及安全稳定性具有十分重要的意义。