[发明专利]一种铁镍双金属硒化物纳米材料、其制备方法及锂离子电池

说明书

本发明提供了一种铁镍双金属硒化物纳米材料、其制备方法及锂离子电池。本发明提供的铁镍双金属硒化物纳米材料的制备方法包括：将乙酰丙酮铁、乙酰丙酮镍和二苄基二硒醚在溶剂中进行加热反应，形成Fe₂NiSe₄纳米材料。本发明采用特定的前驱源‑‑乙酰丙酮铁、乙酰丙酮镍和二苄基二硒醚，在溶剂体系中进行反应，可直接一步合成Fe₂NiSe₄纳米材料，大大简化操作，而且能够有效提高Fe₂NiSe₄纳米材料的结晶性和纯度。将本发明制得的Fe₂NiSe₄纳米材料用作锂离子电池的负极材料，能够提高电池的储锂比容量、倍率性能及循环性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池材料技术领域，特别涉及一种铁镍双金属硒化物纳米材料、其制备方法及锂离子电池。

背景技术

随着人们对移动设备使用时间以及电动汽车续航里程等要求的进一步提高，当下锂离子电池的能量密度已逐渐无法满足社会的发展。因此，开发具有高储锂特性和优异循环稳定性的电极材料将是提升锂离子电池性能的关键步骤。

对于负极材料，目前石墨的比容量被开发到高达～360mAh g^-1，已十分接近其理论值(～372mAh g^-1)，基于此，寻找更高能量密度的负极替代材料迫在眉睫。总的来说，锂离子电池负极材料主要包括三大类，即，以插层机理为主的石墨、钛酸锂等材料，以转化机理为主的氧化物、硫化物、硒化物等材料，以及以合金化机理为主的硅等材料。其中，以转化机理为主的过渡金属硒化物由于具有较高的比容量和出色的循环稳定性而具有极大的应用潜力。因此，过渡金属硒化物的制备具有重要意义。

然而，对于过渡金属硒化物的制备，三元双过渡金属硒化物在实验室制备中较难合成纯相，由于二元过渡金属硒化物的生成焓远负于三元双过渡金属硒化物的生成焓，因此，相比于三元双过渡金属硒化物，二元过渡金属硒化物更易合成，故在三元双过渡金属的制备中，得到的往往是多个二元硒化物的混合杂相。而且，目前研究中公开的制备方法也多是比较复杂的多步反应法，比如对于铁镍硒化物，是先通过煅烧或水/溶剂热的方法得到Fe-Ni中间体，再通过硒化得到目标产物，过程复杂，且所得产物纯度及结晶性较差。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种铁镍双金属硒化物纳米材料、其制备方法及锂离子电池。本发明提供的制备方法能够提高产物的结晶性和纯度，而且制备过程大大简化，能够实现一步法合成Fe₂NiSe₄纯相纳米材料。将本发明制得的Fe₂NiSe₄纳米材料用作锂离子电池的负极材料，能够提高电池的储锂比容量、倍率性能及循环性能。

本发明提供了一种铁镍双金属硒化物纳米材料的制备方法，包括：

将乙酰丙酮铁、乙酰丙酮镍和二苄基二硒醚在溶剂中进行加热反应，形成Fe₂NiSe₄纳米材料。

优选的，所述溶剂为油胺。

优选的，所述加热反应的温度为260～300℃。

优选的，所述加热反应中的保温时间为20～60min。

优选的，所述加热反应的升温速率为5～10℃/min。

优选的，所述反应在惰性气氛中进行；

所述反应在搅拌条件下进行；所述搅拌的速率为200～500rpm。

优选的，所述乙酰丙酮铁、乙酰丙酮镍和二苄基二硒醚的摩尔比为0.1∶0.05∶0.1；

所述乙酰丙酮镍与溶剂的用量比为(0.05～0.1)mmol∶(5～10)mL。

优选的，在所述反应前，先进行预热；