[发明专利]一种羟基氧化铁/生物质炭复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种羟基氧化铁/生物质炭复合材料。本发明还公开了一种羟基氧化铁/生物质炭复合材料的制备方法：将木质纤维放在瓷方舟中在管式炉里氩气环境下300℃煅烧2h。之后按质量比1：2与氢氧化钾溶液混合干燥，再次在氩气环境下900℃煅烧2h。然后用去离子水浸泡，用盐酸调解PH值到中性，过滤掉溶液后用去离子水和酒精冲洗三次后放在干燥箱中干燥10h得到生物质炭。按照一定化学计量比称取六水合氯化铁，尿素和已制备的生物质炭，加入适量去离子水，100℃油浴加热3h，待冷却到室温后放入微波炉900W微波5min，最后过滤，洗涤，干燥得到羟基氧化铁/生物质炭复合材料。本发明工艺独特，操作方便，得到的复合材料有良好的循环稳定性和倍率性。

技术领域

本发明公开了一种羟基氧化铁/生物质炭复合材料。本发明还公开了一种羟基氧化铁/生物质炭复合材料的制备方法：将木质纤维放在瓷方舟中在管式炉里氩气环境下300℃煅烧2h。之后按质量比1：2与氢氧化钾溶液混合干燥，再次在氩气环境下900℃煅烧2h。然后用去离子水浸泡，用盐酸调解PH值到中性，过滤掉溶液后用去离子水和酒精冲洗三次后放在干燥箱中干燥10h得到生物质炭。按照一定化学计量比称取六水合氯化铁，尿素和已制备的生物质炭，加入适量去离子水，100℃油浴加热3h，待冷却到室温后放入微波炉900W微波5min，最后过滤，洗涤，干燥得到羟基氧化铁/生物质炭复合材料。本发明工艺独特，操作方便，得到的复合材料良好的循环稳定性和倍率性能。

背景技术

随着工业化进程的不断推进和信息化时代的全面爆发，人类社会对于能源的需求正在呈现指数式的增长。因此各类新能源的研究和应用也就应运而生，在这方面，锂离子电池（LIB）由于工作电压高、小巧轻便、能量密度高、循环寿命长、可快速充电、工作温度范围广、自放电率低、无记忆效应等性能优势，它们被认为是最佳的储能设备形式之一。它们被广泛用于便携式电子产品设备中和混合动力汽车（HEV）。

目前，在商用锂离子电池中应用最为广泛的是石墨基负极材料，由于其理论容量（372 mAh/g）已不能满足下一代动力锂离子电池对高能量密度、长循环寿命的要求。而含量丰富、价格低廉的生物质材料（例如毛发、树皮、植被等）为传统碳材料的发展提供了一种出路；通过对其进行相应的处理可以作为锂离子电池的电极材料，不仅能够降低成本，而且符合可持续发展战略的规划。

近几年来，氧化铁，四氧化三铁的各种纳米结构形貌和掺杂作为锂离子电池的负极材料被广泛研究。然而，羟基氧化铁的应用近年来一直专注于催化和超级电容器研究，最近发现其作为锂离子电池负极的高能量容量，引发了探索进一步提高性能的方法。与氧化铁一样，羟基氧化铁电极有两个缺陷：（去）锂化过程中过程变化巨大，导电性差。

羟基氧化铁与生物质炭复合可以提高负极材料的放电比容量和倍率性能，这是由于生物质炭材料本身导电性强，能够提高材料的导电性。经过活化的生物质炭材料具有多孔结构有利于锂离子的传输并且为羟基氧化铁的体积膨胀提供相应的缓冲空间。此外，生物质炭本身也可以为锂离子的脱嵌提供场所，有利于提高复合材料的充放电比容量。目前对于羟基氧化铁负极材料的研究还较少，同时，羟基氧化铁/生物质炭复合材料的研究更是寥寥无几，这里为锂电池负极材料的新材料的开发提供一种思路。

发明内容

本发明旨在公开一种羟基氧化铁/生物质炭复合材料及其制备方法，其优点在于：制备工艺独特高效，操作方便，可以改善羟基氧化铁负极材料导电性差、体积膨胀率大和高倍率性能差的缺点，得到的羟基氧化铁/生物质炭复合材料具备良好的循环稳定性和倍率性能。

本发明的技术方案

（1）生物质炭制备：将木质纤维放在瓷方舟中在管式炉里氩气环境下300℃煅烧2h。之后按质量比1：2与氢氧化钾溶液混合干燥，再次在氩气环境下900℃煅烧2h。然后用去离子水浸泡，用盐酸调解PH值到中性，过滤掉溶液后用去离子水和酒精冲洗三次后放在干燥箱中干燥10h得到生物质炭。