[发明专利]一种核壳结构FeP纳米链及其制备方法和在电池中的应用

说明书

本发明提供了一种核壳结构FeP纳米链及其制备方法和在电池中的应用，四氧化三铁纳米球在外磁场作用下将其连接成纳米链并在其表面包裹SiO₂，再在其表面生长FeOOH片状纳米结构材料，利用氨水将里面的SiO₂去除形成核壳纳米链结构，最后在煅烧下与次磷酸钠转化为核壳FeP纳米链，其一维核壳结构具有较大的比表面积和内部剩余空间，有效解决了在充放电过程材料的体积结构变化大的问题，其核壳结构可以缓冲充放电过程的体积结构变化，提高电池循环容量和稳定性。

技术领域

本发明属于锂离子电池负极材料技术领域，具体涉及一种核壳结构FeP纳米链及其制备方法和在电池中的应用，作为锂离子电池负极材料用于制作锂离子电池。

背景技术

在高速发展的当代社会中，由于煤、石油、天然气等化石燃料的枯竭，同时它们的燃烧也会带来一系列的环境问题，所以太阳能、风能、水能、核能、新型电能等清洁能源得到了前所未有的发展。

锂离子电池因其循环寿命长、工作电压高、能量密度高、绿色环保等优点，已广泛得到关注。但是传统的锂离子电池负极材料如石墨，它的理论容量低而限制了其发展。为此，纳米材料得到了大量的发展空间，可以利用纳米材料提高电池容量以及循环稳定性，但是依然存在一些问题，如活性材料不能和电解液充分接触，在充放电过程中体积会发生较大改变，从而使其性能不能完全利用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种核壳结构FeP纳米链及其制备方法，利用价格低廉的原料制备得到一维Fe₃O₄@SiO₂纳米复合材料，通过包裹、刻蚀、煅烧得到核壳FeP纳米链。

本发明还有一个目的在于提供一种核壳结构FeP纳米链在电池中的应用，用于制作锂离子电池，所述核壳结构FeP纳米链制作锂离子电池负极，克服锂离子电池负极材料容量低和循环稳定性差等技术难题。

本发明具体技术方案如下：

一种核壳结构FeP纳米链的制备方法，包括以下步骤：

1)将一维Fe₃O₄@SiO₂纳米链分散于水中，再加入乙酰丙酮铁和尿素进行水热反应，得到Fe₃O₄@SiO₂纳米链表面生长FeOOH片状结构的纳米复合材料；

2)将步骤1)产物置于氨水溶液中进行溶剂热反应，得到一维核壳Fe₃O₄@FeOOH纳米链；

3)将一维核壳Fe₃O₄@FeOOH纳米链与磷化剂煅烧，得到核壳FeP纳米链。

步骤1)所述分散是指超声分散；

步骤1)中，所述一维Fe₃O₄@SiO₂纳米链与乙酰丙酮铁的质量比为1-3:1-2；

步骤1)中，所述一维Fe₃O₄@SiO₂纳米链和尿素质量比为1-3:5-10；

步骤1)中，所述一维Fe₃O₄@SiO₂纳米链和水用量比为0.002-0.003g/mL；

步骤1)中，所述水热反应的条件为140～180℃反应4～8小时，优选为160℃反应6小时；

步骤1)所述水热反应后，进行洗涤、干燥；

步骤1)中乙酰丙酮铁具有氧化性，尿素有微弱的还原性，且有碱性可以提供OH^-，反应生成FeOOH；不能用其他的原料代替。