一种氮掺杂多孔碳负载铁基氟化物三维纳米锂离子电池正极材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种氮掺杂多孔碳负载铁基氟化物三维纳米锂离子电池正极材料及其制备方法，材料包括含氮掺杂多孔碳包覆氟化铁，所述含有在氟化铁表面进行原位的氮掺杂多孔碳包覆，方法是利用氟硼酸盐的离子液体作为氟源，可溶于醇中的铁盐为铁源，乙醇作为分散剂，将预先制备的氮掺杂多孔碳分散于乙醇溶剂中，充分分散，然后将铁源加入，继续超声搅拌，之后将氟源逐滴滴加入并不断搅拌，滴加完毕之后，控制一定的反应温度并持续搅拌，离心洗涤烘干，低温热处理后得到最终的材料。制备出来的纳米复合材料具有特殊的形貌结构以及优异的电化学性能。

Nitrogen doped porous carbon supported iron base fluoride three-dimensional nano lithium ion battery cathode material and preparation method thereof

The invention discloses a nitrogen doped porous carbon supported iron-based fluoride three-dimensional nano lithium ion battery cathode material and a preparation method thereof, materials containing nitrogen doped porous carbon coated iron fluoride, the nitrogen doped porous carbon containing in situ iron fluoride surface coating method is the use of tetrafluoroborate ionic liquid as fluorine source. Alcohol soluble in iron as iron source, ethanol as dispersant, the pre nitrogen doped porous carbon were dispersed in ethanol solvent, fully dispersed, and then continue to add iron source, ultrasonic agitation, the fluorine source added drop wise and stirring, after dripping is finished, the control of reaction temperature and continue stirring, centrifugal washing and drying, low temperature after heat treatment to obtain the final material. The prepared nanocomposites have special morphology, structure and excellent electrochemical performance.

【技术实现步骤摘要】
一种氮掺杂多孔碳负载铁基氟化物三维纳米锂离子电池正极材料及其制备方法
本专利技术属于锂离子电池领域，尤其涉及一种锂离子电池正极材料及其制备方法。
技术介绍
在过去的几十年里，锂离子电池由于其高能量密度、高工作电压和长的循环寿命被科学工作者广泛深入的研究，并且在现代人们的生活中越来越重要。当前商业上用的正极材料是通过插层反应的LiCoO2和LiFePO4，但是它们的容量有限，很难满足快速发展的电动汽车和移动设备的需求。铁基氟化物由于其高的比容量和高的工作电压，是一类极具前景的正极材料。在2000年左右，Arai等人和Badway等人将其用作锂电池正极材料以来，氟化物一直被持续研究。其中，FeF3具有超高的理论容量（712mAh/g,基于三电子转换反应）和与较高的工作电压(2-3V),受到最多的关注。另外，地球上铁资源丰富，铁基氟化物环境兼容性良好以及成本低廉。但是铁基氟化物却并没有应用与商业上，这主要是F的电负性较强，导致Fe-F的能带较宽，从而铁基氟化物导电性较差，锂离子传输性能欠佳。碳包覆是一种非常有效的改良材料性能的方法，可以提高纳米材料的电子导电性和离子传导性，增大材料的比表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮掺杂多孔碳负载铁基氟化物三维纳米锂离子电池正极材料，包括含氮掺杂多孔碳包覆氟化铁，其特征在于：所述含有三维氮掺杂多孔碳包覆氟化铁纳米材料。

【技术特征摘要】
1.一种氮掺杂多孔碳负载铁基氟化物三维纳米锂离子电池正极材料，包括含氮掺杂多孔碳包覆氟化铁，其特征在于：所述含有三维氮掺杂多孔碳包覆氟化铁纳米材料。2.根据权利要求1所述的一种氮掺杂多孔碳负载铁基氟化物三维纳米锂离子电池正极材料，其特征在于：所述氮掺杂多孔碳负载铁基氟化物三维纳米锂离子电池正极材料中，用氮掺杂多孔碳负载铁基氟化物。3.一种氮掺杂多孔碳负载铁基氟化物三维纳米锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：包括：步骤1，预先制备氮掺杂多孔碳，将含有氮的有机物明胶，分散于一定的去离子水中，加入少量的浓硫酸，用纳米二氧化硅为模板，将模板分散于溶液中中分搅拌均匀，先在烘箱中低温100℃处理6h，然后在高温180℃处理6h，将预碳化的混合材料在氩气氛围中700–800℃煅烧2h，再用氢氟酸去除硬模板二氧化硅，抽滤洗涤干燥，再用氢氧化钾制孔得到氮掺杂多孔碳，将氮掺杂多孔碳分散于一定的浓硝酸中100℃回流3h，进行表面氧化，抽滤烘干得到预氧化的氮掺杂多孔碳材料；步骤2，将步骤1中预氧化的氮掺杂多孔碳分散于10-20mL的醇中，超声搅拌2-3h；步骤3，将1-1.2g的九水合硝酸铁缓慢加入经过步骤2的溶液中，搅拌1-2h；步骤4，将8-10mL的氟硼酸盐的离子液体缓慢逐滴滴加入步骤3中的液体，持续搅拌；步骤5，控制步骤4中的反应...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖丹，李晓鹏，张永志，孟岩，谢均，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川,51