[发明专利]一种三维C/Fe3

说明书

本发明公开了一种三维C/Fe₃O₄锂离子电池负极材料及其制备方法，所述三维C/Fe₃O₄锂离子电池负极材料是以纤维素为模板，铁盐为前驱体，先通过浸渍处理将铁离子负载在模板上，再在惰性气氛下煅烧处理制得的。本发明制备的三维C/Fe₃O₄锂离子电池负极材料能够克服Fe₃O₄负极材料导电性能差以及在循环中体积变化较大的缺点，可以大幅度提升Fe₃O₄负极的电化学性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池负极材料技术领域，尤其涉及一种三维C/Fe₃O₄锂离子电池负极材料及其制备方法。

背景技术

过渡金属氧化物(MxOy，M＝Fe、Co、Cu、Ti)作为锂离子电池负极材料与碳材料相比具有更高的理论容量、更好的安全性能和倍率性能，引起人们的重视。其中Fe₃O₄更是由于其理论容量高(927mAhg^-1)，最高的电子传导率(σ＝ 2×10⁴S/m，优于其他过渡金属氧化物)，资源丰富、无毒、环境友好、良好的耐腐蚀性和成本低廉等优点，倍受青睐。然而，Fe₃O₄在充放电过程中剧烈的体积变化(＞200％)使得其粉化、脱落、团聚等，甚至失去电接触，严重阻碍了Fe₃O₄作为锂离子电池负极材料的实际应用。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种三维C/Fe₃O₄锂离子电池负极材料及其制备方法，目的是改善Fe₃O₄负极材料导电性能差以及在循环中体积变化较大的缺点，提升Fe₃O₄负极的电化学性能。

本发明提出的一种三维C/Fe₃O₄锂离子电池负极材料，是以纤维素为模板，铁盐为前驱体，先通过浸渍处理将铁离子负载在模板上，再在惰性气氛下煅烧处理得到所述三维C/Fe₃O₄锂离子电池负极材料。

优选地，所述纤维素和铁盐的重量比为1:(0.2～7)。

优选地，所述纤维素为柠檬酸改性细菌纤维素。

优选地，所述柠檬酸改性细菌纤维素的制备方法为：将细菌纤维素加入柠檬酸的水溶液中20～80℃搅拌30～60min，然后洗涤至pH为4～8，烘干后即得。

优选地，所述细菌纤维素和柠檬酸的重量比为1:(0.2～3)。

优选地，所述细菌纤维素的直径为40～60nm。

优选地，所述细菌纤维素是由醋酸菌属、土壤杆菌根瘤菌属或者八叠球菌属的微生物合成的；更优选地，所述细菌纤维素是由木醋杆菌合成的。

优选地，所述铁盐为三价铁盐。

一种所述的三维C/Fe₃O₄锂离子电池负极材料的制备方法，包括下述步骤：

S1、将纤维素加入铁盐的水溶液中浸渍处理，然后过滤、干燥，重复浸渍、过滤、干燥处理数次；

S2、将步骤S1得到的物料在惰性气氛下煅烧，冷却后即得。

优选地，所述步骤S1中，浸渍处理的条件为：温度为30～40℃，浸渍时间为5～8h。

优选地，所述步骤S2中，煅烧的条件为：在氮气气氛中，以3～6℃/min的升温速率升至300～500℃，保温1～3h，即可。