[发明专利]微纳米非分层异质结构的Fe2

说明书

本发明涉及电极材料技术领域，尤其是一种微纳米非分层异质结构的Fe₂O₃/Fe₂F₅多孔球锂电负极材料及其制备方法和应用；所述微纳米非分层异质结构的Fe₂O₃/Fe₂F₅多孔球是由吸附氟离子的微米级球型的羟基氧化铁前驱体煅烧制得，所述羟基氧化铁前驱体是由六水合氯化铁、氟化铵和尿素采用一锅法制得；本发明中的微纳米非分层异质结构的Fe₂O₃/Fe₂F₅多孔球通过吸附氟离子的层状六棱柱状的羟基氧化铁来实现氟掺杂，首次将微纳米非分层异质结构的Fe₂O₃/Fe₂F₅多孔球应用于锂电负极材料，由于这种独特的异质结构，Fe₂O₃/Fe₂F₅球体对LIBs表现出出色的循环稳定性和倍率能力，表面赝电容效应和动力学扩散系数更高，还提供了足够的空间来缓冲体积膨胀，并在锂嵌入/脱出过程中提高结构的稳定性。

技术领域

本发明涉及电极材料技术领域，尤其是一种微纳米非分层异质结构的 Fe₂O₃/Fe₂F₅多孔球锂电负极材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着对大容量储能、长寿命储能和快速充放电速率的要求越来越高，新一代锂离子电池技术的发展迫在眉睫。众所周知，LIBs的能量密度由阳极材料的理论比容量决定，而商用石墨阳极已经达到了其理论容量极限(≈372mAhg^-1)。因此，为新一代锂电池研制一种容量更大、倍率性能更好的替代负极材料已成为一项迫切的任务。基于此，一系列的高容量负极材料，如金属氧化物/硫化物，合金和硅化合物已被广泛研究，但没有一个被证明是成功的替代品。与其他负极材料相比，过渡金属氧化物(TMOs)具有理论比容量充足(≈石墨的3倍)、耐腐蚀性好、丰度高、成本低、氧化还原化学性质强、无毒等优点。在众多的TMOs 中，Fe₂O₃被认为是最有前途的负极材料，其丰度在自然界中排名第四，理论比容量(1006mAhg^-1)也很有前途。然而，目前的Fe₂O₃电极由于在锂嵌入脱出过程中体积变化剧烈，且缺乏导电通路，导致电极的结构破坏和动力学缓慢，电化学性能较差。为了克服这些缺陷，人们设计了许多改进措施并应用于构型的修改(如构建分层纳米结构和导电网络)，以保持结构稳定性，提高材料的导电性。