[发明专利]一种花状三氧化二铁纳米材料及其制备方法、锂离子电池负极及锂离子电池

摘要

本发明涉及一种花状三氧化二铁纳米材料及其制备方法、锂离子电池负极及锂离子电池。花状三氧化二铁纳米材料由三氧化二铁纳米片组成的微纳米花构成，纳米片的厚度为5‑10nm，微纳米花的直径为1.0‑2.5微米，纳米材料的比表面积为57.8‑95.6m2·g‑1。制备方法步骤包括制备立方块状羟基锡酸铁前驱体、将前驱体转化处理、焙烧。本发明方法制备的微纳米花状三氧化二铁产品为红色粉体，属于菱方晶系，纯度高，比表面积大，作为锂电池负极材料与电解液接触充分，在嵌锂和脱锂反应过程中能显著缓解体积膨胀和收缩。产品质量好，性能稳定。

主权项

一种花状三氧化二铁纳米材料，由三氧化二铁纳米片组成的微纳米花构成，纳米片的厚度为5‑10nm，微纳米花的直径为1.0‑2.5微米，纳米材料的比表面积为57.8‑95.6m²·g‑1；所述花状三氧化二铁纳米材料制备方法步骤包括：A、制备立方块状羟基锡酸铁前驱体；B、将立方块状羟基锡酸铁前驱体粉末分散在0.5‑8.0mol/L的碱溶液中，前驱体分散在碱溶液中的浓度为1.0‑40.0g/L，在30‑95°C下在摇床中转化处理1.5‑12小时，再经过滤、洗涤、干燥，得到纳米片组装的羟基氧化铁微纳米花粉体；C、将羟基氧化铁微纳米花粉体在240‑600°C下焙烧0.1‑6小时，自然冷却至室温，即可得到微纳米花状三氧化二铁红色粉体，即花状三氧化二铁纳米材料；所述步骤B中碱选自氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或两种；所述步骤A立方块状羟基锡酸铁前驱体的制备方法是：将锡盐溶于水制得锡盐溶液，再用碱调节溶液的pH为9.5‑13.5；将亚铁盐溶于水制得亚铁盐溶液；将上述所配溶液混合后，搅拌得到混浊溶液，将混浊溶液在5‑95°C下，通惰性气体保护，静置陈化0.5‑12小时，然后将沉淀物过滤、洗涤、干燥，得到实心的立方块状羟基锡酸铁前驱体；所述锡盐中锡与铁盐中铁的物质的量比为1∶1；所述锡盐选自四氯化锡、锡酸钠中的一种或两种；所述锡盐溶液浓度为0.005‑1.0mol/L；制备立方块状羟基锡酸铁前驱体所用的所述碱选自氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或两种；所述铁盐为七水合硫酸亚铁、硫酸亚铁铵和氯化亚铁中的一种或多种；所述铁盐溶液浓度为0.01‑2.0mol/L。