【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池负极复合材料制备领域,尤其涉及一种通过掺杂镍元素提高铁酸锌电化学性能的方法及应用,属于先进复合材料制备工艺
技术介绍
近年来,随着传统化石能源的日益紧缺和生态环境的不断恶化,新型绿色能源的开发越来越受到世界各国的重视。化学电源作为新能源的一种,具有可移动性以及较高的能量密度等优点,吸引了较多的关注。锂离子二次电池是一种新型的化学电源,因其优越的电化学性能和绿色环保的优势,成为当今二次电池的首选,被大量地应用于便携式电子设备中,如笔记本电脑、手机和数码相机等。目前,新能源汽车已经成为世界各国的重要研究课题,而传统的锂离子电池却无法满足新能源汽车的发展要求,因此研发高性能的锂二次电池具有重要的意义。要获得性能理想的锂离子电池,就要求正负极材料结构在锂离子可逆地嵌入以及脱出的情况下,能够保持自身结构的稳定。负极材料对于锂离子电池的性能发挥着重要作用,相对而言,负极材料的研究进展比较缓慢,难以满足高性能动力电池的要求,开发性能优良的负极材料已迫在眉睫。在早期的发展中,金属锂因其高理论容量被用作负极材料,但是由于其化学性质比较活泼,容易燃烧,并且在充放电过程中,锂容易反应不均匀而形成锂枝晶,锂枝晶则会刺破隔膜引起短路,导致电池毁坏,甚至造成火灾、爆炸等。因此,使用金属锂负极存在着严重的安全隐患。渐渐地,由碳材料取代了锂作为负极,其理论容量为200-400毫安时每克。碳材料的理论容量虽然远低于金属锂,但其组成结构较稳定,安全性有保障,因此具有相当高的使用价值,目前商业化较多的负极材料仍然是碳基材料。而非碳类负极的商业化仍面临许多的挑 ...
【技术保护点】
一种通过掺杂镍元素提高铁酸锌电化学性能的方法,其特征在于:所述铁酸锌中掺杂镍元素形成一种三元金属氧化物,选用六水硝酸镍、六水硝酸锌、七水硫酸亚铁、尿素和氟化铵以一定摩尔质量混合搅拌形成均匀的混合溶液,经水热合成、煅烧后,得到NixZn1‑xFe2O4金属氧化物,0<x<1,具体制备步骤如下:(1)将0‑1毫摩尔六水硝酸镍、0‑1毫摩尔六水硝酸锌、1‑3.5毫摩尔七水硫酸亚铁、2‑6毫摩尔尿素和1.5‑5.5毫摩尔氟化铵溶解在20‑80毫升去离子水中,形成均匀的混合溶液,然后转移到不锈钢反应釜中,在150‑300摄氏度下,水热反应18‑42小时;(2)将步骤(1)所制备的浑浊液冷却、离心,用去离子水和酒精各清洗三次;(3)将步骤(2)所制备的样品在烘箱中干燥24小时后,将粉末样品在研钵中充分研磨、混合均匀后,置于瓷舟中,在管式炉中,空气温度为400‑750摄氏度,煅烧3‑8小时,得到NixZn1‑xFe2O4金属氧化物,0<x<1。
【技术特征摘要】
1.一种通过掺杂镍元素提高铁酸锌电化学性能的方法,其特征在于:所述铁酸锌中掺杂镍元素形成一种三元金属氧化物,选用六水硝酸镍、六水硝酸锌、七水硫酸亚铁、尿素和氟化铵以一定摩尔质量混合搅拌形成均匀的混合溶液,经水热合成、煅烧后,得到NixZn1-xFe2O4金属氧化物,0<x<1,具体制备步骤如下:(1)将0-1毫摩尔六水硝酸镍、0-1毫摩尔六水硝酸锌、1-3.5毫摩尔七水硫酸亚铁、2-6毫摩尔尿素和1.5-5.5毫摩尔氟化铵溶解在20-80毫升去离子水中,形成均匀的混合溶液,然后转移到不锈钢反应釜中,在150-300摄氏度下,水热反应18-42小时;(2)将步骤(1)所制备的浑浊液冷却、离心,用去离子水和酒精各清洗三次;(3)将步骤(2)所制备的样品在烘箱中干燥24小时后,将粉末样品在研钵中充分研磨、混合均匀后,置于瓷舟中,在管式炉中,空气温度为400-750摄氏度,煅烧3-8小时,得到NixZn1-xFe2O4金属氧化物,0<x<1。2.根据权利要求1所述的一种通过掺杂镍元素提高铁酸锌电化学性能的方法,其特征在于:(1)将0.15毫摩尔六水硝酸镍、0.85毫摩尔六水硝酸锌、1.5毫摩尔七水硫酸亚铁、2.5毫摩尔尿素和1.7毫摩尔氟化铵溶解在25毫升去离子水中,形成均匀的混合溶液,然后转移到不锈钢反应釜中,在180摄氏度下,水热反应20小时;(2)将步骤(1)所制备的浑浊液冷却、离心,用去离子水和酒精各清洗三次;(3)将步骤(2)所制备的样品在烘箱中干燥24小时后,将粉末样品在研钵中充分研磨、混合均匀后,置于瓷舟中,在管式炉中,空气温度为430摄氏度,煅烧3.5小时,得到Ni0.15Zn0.85Fe2O4金属氧化物。3.根据权利要求1所述的一种通过掺杂镍元素提高铁酸锌电化学性能的方法,其特征在于:(1)将0.25毫摩尔六水硝酸镍、0.75毫摩尔六水硝酸锌、2毫摩尔七水硫酸亚铁、5毫摩尔尿素和2毫摩尔氟化铵溶解在35毫升去离子水中,形成均匀的混合溶液,然后转移到不锈钢反应釜中,200摄氏度下,水热反应24小时;(2)将步骤(1)所制备的浑浊液冷却、离心,用去离子水和酒精各清洗三次;(3)将步骤(2)所制备的样品在烘箱中干燥24小时后,将粉末样品在研钵中充分研磨、混合均匀后,置于瓷舟中,在管式炉中,空气温度为600摄氏度,煅烧4小时,得到Ni0.25Zn0.75Fe2O4金属氧化物。4.根据权利要求1所述的一种通过掺杂镍元素提高铁酸锌电化学性能的方法,其特征在于:(1)将0.35毫摩尔六水硝酸镍、0.65毫摩尔六水硝酸锌、1.8毫摩尔七水硫酸亚铁、3毫摩尔尿素和2.5毫摩尔氟化铵溶解在45毫升去离子水中看,形成均匀的混合溶液,然后转移到不锈钢...
【专利技术属性】
技术研发人员:金波,李林林,郎兴友,杨春成,朱永福,高旺,文子,李建忱,赵明,蒋青,
申请(专利权)人:吉林大学,
类型:发明
国别省市:吉林;22
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