[发明专利]利用Fe(OH)3

说明书

本发明公开了一种利用Fe(OH)₃胶体和蔗糖制备α‑Fe₂O₃电极材料的方法。首先将0.018 mol/L的Fe(OH)₃胶体和蔗糖混合，超声分散后，再经过焙烧退火处理直接获得高性能的α‑Fe₂O₃电极材料。本发明方法十分简便、原料来源广、成本低、制备条件易于控制，适用于大规模生产，制备的α‑Fe₂O₃电极材料作为锂离子电池负极材料具有较好的循环稳定性和倍率性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池负极材料技术领域，具体涉及一种利用Fe(OH)₃胶体和蔗糖制备α-Fe₂O₃电极材料的方法。

背景技术

随着科学技术的不断发展，人们对能源的要求越来越高，能源问题已经成为影响人类生存的主要因素之一。锂离子电池作为新型二次电池，因具有电压高、储能密度大、无记忆效应、使用寿命长、绿色环保等特点而备受关注。负极材料作为锂离子电池的储锂主体，在充放电过程中可满足锂离子的嵌入和脱出。现阶段常用的负极材料的容量较低且循环性能较差，因此设计开发高性能的负极材料对于锂离子电池的发展起着关键的作用。α-Fe₂O₃为六角晶系结构，是化学性质最稳定的铁氧化物，且绿色环保、对生态环境无污染。在电化学方面，α-Fe₂O₃具有很高的理论比容量（1007 mAh g^-1）。基于以上优点，α-Fe₂O₃被认为是一种非常具有发展前景的锂离子电池负极材料。但是α-Fe₂O₃负极材料导电率较低，同时在充放电过程中体积变化较大，导致电池容量衰减很快。常见的解决办法之一是制备不同形貌的纳米尺度的α-Fe₂O₃负极材料，包括纳米颗粒、纳米棒、纳米片等。α-Fe₂O₃电极材料的制备主要以各种铁盐为原料，方法有沉淀法、水热法、溶胶-凝胶法等。沉淀法是一种比较简单的合成方法，但是在沉淀过程中形成的前驱体沉淀一般颗粒较大，不利于后续性能的改善。Fe(OH)₃胶体颗粒较小，因此，本发明提出一种利用Fe(OH)₃胶体为原料，蔗糖为辅助剂，直接焙烧制备高性能α-Fe₂O₃电极材料的新方法。该方法在完成有机碳源热化学转化的同时，有效地调控了α-Fe₂O₃的形貌，改善了材料的电化学性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用Fe(OH)₃胶体和蔗糖制备α-Fe₂O₃电极材料的方法。

具体步骤为：

（1）将FeCl₃.6H₂O与去离子水混合并在室温下置于超声波清洗仪中超声30 min，配制成浓度为0.2 mol/L的三氯化铁溶液；取50 mL配制的三氯化铁溶液逐滴滴加到煮沸的500 mL去离子水中，得到浓度为0.018 mol/L 的Fe(OH)₃胶体。

（2）量取52.5 mL浓度为0.018 mol/L的Fe(OH)₃胶体，按蔗糖（C₁₂H₂₂O₁₁）与Fe(OH)₃胶体的摩尔比为5.8~17.4:1的比例称取蔗糖，将蔗糖溶解在Fe(OH)₃胶体中，然后一起置于超声波清洗仪中超声30 min，制得混合物。