[发明专利]一种超薄纳米SiO2

说明书

本发明涉及钠离子电池领域，且公开了一种超薄纳米SiO₂包覆Fe₂O₃的钠离子电池负极材料，纳米Fe₂O₃自组装形成多孔Fe₂O₃纳米花形貌，独特的花瓣状结构和多孔结构，具有超高的比表面积和丰富的储钠活性位点，为钠离子提供了传输通道，促进钠离子的脱出和嵌入过程，正硅酸乙酯低温水解，在花瓣状多孔Fe₂O₃沉积一层成超薄SiO₂层，对Fe₂O₃具有良好的包覆和支持结构的作用，缓冲了Fe₂O₃负极材料在脱钠/嵌钠过程中产生的应力，改善了体积膨胀的现象，抑制了电极材料基体粉化和脱落到电解液中，从而避免了负极材料容量的快速衰减，增强了电化学循环稳定性能。

技术领域

本发明涉及钠离子电池领域，具体为一种超薄纳米SiO₂包覆Fe₂O₃的钠离子电池负极材料及其制法。

背景技术

钠离子电池是一种可充电的二次电池，相比于锂离子电池，钠离子电池的钠盐原材料储量丰富，价格低廉，并且钠离子电池可以使用低浓度的电解液，进一步降低成本，同时钠离子电池没有过放电的特性，允许钠离子电池放电到零伏，因此钠离子电池具有能量密度大、循环性能良好、成本低廉等优势。

钠离子电池主要包括正极材料、负极材料、隔膜等组成，而负极材料对钠离子电池的影响很大，提升负极材料的比容量和循环稳定性，是提高钠离子电池电化学性能的有效途径，目前的钠离子电池负极材料主要有碳基材料，合金类材料、氧化物材料、导电聚合物材料等，其中氧化物电极材料如铁氧化物、锰氧化物、钴氧化物等具有合适的钠存储电压，较高的体积能量密度等优点，其中Fe₂O₃理论容量的较高，达到1000mAh/g以上，并且储量丰富、价格低廉、安全无毒，是一种极具发展潜力的钠离子电池负极材料，但是Fe₂O₃在充放电过程中，由于不断地脱钠/嵌钠，使Fe₂O₃基体产生严重的体积膨胀变化，导致电极材料活性基体粉化和脱落到电解液中，严重影响了电极材料的比容量和循环稳定性。

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种高效的超薄纳米SiO₂包覆Fe₂O₃的钠离子电池负极材料及其制法，解决了Fe₂O₃负极材料的比容量衰减严重，循环稳定性较差的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种超薄纳米SiO₂包覆Fe₂O₃的钠离子电池负极材料，所述超薄纳米SiO₂包覆Fe₂O₃的钠离子电池负极材料制备方法包括以下步骤：

(1)向反应瓶中加入乙二醇溶剂和醋酸钠，置于磁力搅拌反应装置中，搅拌均匀后在氮气氛围中加入聚乙二醇和硝酸铁的乙二醇溶液，加热至140-160℃下，匀速搅拌反应48-72h，离心分离除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤沉淀产物并干燥，制备得到花瓣状多孔铁醇盐前驱体。

(2)将花瓣状多孔铁醇盐前驱体置于电阻炉中，进行热处理过程，制备得到花瓣状多孔Fe₂O₃。