[发明专利]一种石墨烯-磷化铁纳米棒复合物的阴极材料及其制备方法

说明书

本发明涉及石墨烯‑磷化铁纳米棒复合物技术领域，且公开了一种石墨烯‑磷化铁纳米棒复合物的阴极材料及其制备方法，包括以下步骤：a、将六水合三氯化铁、无水乙酸钠、分别加入到乙二醇中，进行搅拌使其溶解；b、用石墨箔作为阳极，铂丝作为阴极，放在电解液中进行电解，抽滤悬浊液，然后用去离子水进行洗涤，次数为2～4次，然后进行烘干，烘干温度为50℃；本发明，采用磷化铁相比于金属氧化物，磷化物的导电性较氧化物更优异，且其理论比容量(926mAhg‑1)较高、成本低、环保、无毒性；该方法简单实用，从实际问题出发进行针对性实验设计，解决当下的制备和储能机制中存在困难，简单实用、成本低廉。

技术领域

本发明涉及石墨烯-磷化铁纳米棒复合物技术领域，特别是涉及一种石墨烯-磷化铁纳米棒复合物的阴极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池日益扩展的应用领域如混合动力汽车、智能电网等对其性能提出了越来越高的要求,而研制开发高容量、长寿命的锂离子电池负极材料是提高电池性能的关键所在。

传统的商业锂离子电池负极材料石墨的理论容量仅为372mAh·g-1，容量较高的电极材料包括合金材料(锡、锗、硅等)及过渡金属氧化物(四氧化三铁、氧化钴、氧化锌等)，但是这些化合物的热稳定性差，生成物有毒性，容易造成环境污染。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种石墨烯-磷化铁纳米棒复合物的阴极材料及其制备方法，包括以下步骤：

a、将六水合三氯化铁、无水乙酸钠、分别加入到乙二醇中，进行搅拌使其溶解；

b、用石墨箔作为阳极，铂丝作为阴极，放在电解液中进行电解，抽滤悬浊液，然后用去离子水进行洗涤，次数为2～4次，然后进行烘干，烘干温度为50℃；

c、超声分散烘干后的产物，时长为4～7小时，静置15～20小时，抽滤收集上层分散液，干燥后得到电化学剥离的氧化石墨烯；

d、量取适量的氧化石墨烯，溶解于乙二醇中，搅拌使其溶解，其中，氧化石墨烯、六水合三氯化铁和无水乙酸钠的总质量中各成分的质量百分比分别为2-13％、15-40％、60-85％；

e、将混合溶液加入到高压反应釜内，温度为150～170℃，反应时长为6～18h；

f、向处理后的产物氧化石墨烯负载的铁复合物中加入次亚磷酸钠，在300℃下高温处理2-5h，得到氧化石墨烯负载的磷化铁纳米复合材料；

g、将氧化石墨烯负载的磷化铁纳米复合材料与导电碳、粘结剂混合研磨均匀，然后加入溶剂，真空干燥后得到锂离子电池石墨烯-磷化铁纳米棒复合物的阴极材料。

优选地，所述步骤a中，六水合三氯化铁、无水乙酸钠的质量比为1:3～7。

优选地，所述步骤f中，氧化石墨烯负载的铁复合物与次亚磷酸钠的质量比为1:2～4。

优选地，所述步骤d中，采用磁力搅拌，时长为30～100min，温度为25～45℃。

优选地，所述步骤b中，用聚四氟乙烯滤膜抽滤悬浊液。

优选地，所述步骤a中，采用磁力搅拌，时长为10～30min，温度为30～50℃。

采用本发明所设计的石墨烯-磷化铁纳米棒复合物的阴极材料及其制备方法与现有技术相比，具有如下优点：

1.该种石墨烯-磷化铁纳米棒复合物的阴极材料及其制备方法，采用磷化铁相比于金属氧化物，磷化物的导电性较氧化物更优异，且其理论比容量(926mAhg-1)较高、成本低、环保、无毒性。

2.该种石墨烯-磷化铁纳米棒复合物的阴极材料及其制备方法，该方法简单实用，从实际问题出发进行针对性实验设计，解决当下的制备和储能机制中存在困难，简单实用、成本低廉。