制备正八面体铁基氟化物正极材料的方法技术

本申请公开了制备正八面体铁基氟化物正极材料的方法，包括如下步骤：混合步骤，将甲醇、乙醇及水在混合在容器中制备成混合液，然后将九水合硝酸铁置于上述混合液中溶解，然后再在混合液中滴加氢氟酸溶液；反应步骤，将容器密封后置于140℃的环境下加热14h；分离步骤，将加热后的反应物冷却至25℃以下，离心洗涤得到的反应产物，对反应产物进行真空干燥成粉末；煅烧步骤，将粉末在惰性气体氛围下煅烧。本方法制备得到的正八面体形的的FeF3·

Method for preparing octahedral iron-based fluoride cathode material

【技术实现步骤摘要】
制备正八面体铁基氟化物正极材料的方法


[0001]本专利技术涉及矿山开采建设领域，尤其涉及一种制备正八面体铁基氟化物正极材料的方法。

技术介绍

[0002]传统的化石能源例如石油、天然气等燃料的过度使用产生的大量的二氧化碳导致了严重的“温室效应”。为了解决这一问题，人类必须找到一种既有效又实用的措施来减少化石能源的使用。锂离子二次电池由于其绿色环保、循环稳定性好、功率密度高等优势得到了科学家们的青睐。铁基氟化物由于其理论比容量高、价格低廉和环境友好等特点被用于锂离子电池正极材料。目前常见的铁基氟化物是烧绿石型FeF3·
0.5H2O但是这种铁基氟化物是不规则的，所以它的结构不稳定，导电性能差。

技术实现思路

[0003]本专利技术针对上述问题，提出了一种制备正八面体铁基氟化物正极材料的方法。
[0004]本专利技术采取的技术方案如下：
[0005]一种制备正八面体铁基氟化物正极材料的方法，包括如下步骤：
[0006]S1(混合步骤)，将甲醇、乙醇及水在混合在容器中制备成混合液，然后将九水合硝酸铁置于上述混合液中溶解，然后再在混合液中滴加氢氟酸溶液；
[0007]S2(反应步骤)，将容器密封后置于140℃的环境下加热14h；
[0008]S3(分离步骤)，将加热后的反应物冷却至25℃以下，离心洗涤得到的反应产物，对反应产物进行真空干燥成粉末；
[0009]S4(煅烧步骤)，将粉末在惰性气体氛围下煅烧。
[0010]将上述步骤中制备得到的FeF3·
0.5H2O材料为正八面体形，相对于无规则形的FeF3·
0.5H2O材料，正八面体形的的FeF3·
0.5H2O结构更稳定，循环性能更佳。
[0011]可选的，甲醇溶液和乙醇溶液按1：3的体积比混合在一起配置成混合液。
[0012]可选的，所述氢氟酸溶液的质量分数为40％。
[0013]可选的，一边用磁力搅拌器搅拌搅拌混合液一边添加氢氟酸溶液。
[0014]可选的，将加热后的反应物冷却至25℃，用无水乙醇洗涤得到反应产物。
[0015]可选的，所述真空箱内的温度为80℃，所述煅烧的温度为170℃。
[0016]可选的，所述放置混合液的容器为聚四氟乙烯容器。
[0017]选用聚四氟乙烯容器的作用是为了避免被氢氟酸腐蚀。
[0018]本专利技术的有益效果是：制备得到的FeF3·
0.5H2O材料为正八面体形，相对于无规则形的FeF3·
0.5H2O材料，正八面体形的的FeF3·
0.5H2O结构更稳定，循环性能更佳。
附图说明：
[0019]图1是无规则形貌的FeF3·
0.5H2O材料电镜扫描图
[0020]图2是图1的放大示意图，
[0021]图3是正八面体形的FeF3·
0.5H2O材料电镜扫描图，
[0022]图4是图3的放大示意图，
[0023]图5是无规则形貌的FeF3·
0.5H2O材料放电曲线图，
[0024]图6是正八面体形的FeF3·
0.5H2O材料放电曲线图，
[0025]图7是无规则形貌的FeF3·
0.5H2O材料及正八面体形的FeF3·
0.5H2O材料倍率性能图谱。
具体实施方式：
[0026]下面结合各附图，对本专利技术做详细描述。
[0027]一种制备正八面体形的FeF3·
0.5H2O材料的方法
[0028]S1、量取20mL甲醇溶液和60mL乙醇溶液(体积比为1:3)，将其装入100mL的聚四氟乙烯容器中，搅拌10min，混合均匀；
[0029]S2、称取化学计量的九水和硝酸铁(Fe(NO3)3·
9H2O)2.5mmol溶于上述混合溶液中，磁力搅拌器持续搅拌30min，溶液变成橙黄色；
[0030]S3、向上述溶液中用一次性滴管缓慢滴加1.75mL氢氟酸溶液(质量分数为40％)，并持续搅拌，直到溶液由橙黄色变至透明无色；
[0031]S4、将聚四氟乙烯容器密封放入不锈钢高压釜中，放置到140℃的鼓风干燥箱中加热14h；
[0032]S5、将得到的反应物冷却到25℃，用无水乙醇离心洗涤5次；
[0033]S6、将得到的产物放置在80℃真空干燥箱中干燥12h，得到淡黄色的粉末；
[0034]S7、将得到的淡黄色粉末在通高纯氩气的管式炉中煅烧，170℃烧结6h，最后得到特殊形貌(正八面体形)的铁基氟化物(FeF3·
0.5H2O)
[0035]将上述方法得到的正八面体形的FeF3·
0.5H2O与无规则形的FeF3·
0.5H2O进行电镜扫描，扫描得到的电镜图片如附图1～附图4所示。
[0036]参看附图1及附图3可知，正八面体形的FeF3·
0.5H2O相对于无规则形的FeF3·
0.5H2O在空间上的分布更加密集颗粒与颗粒之间的距离更小，所以正八面体形的FeF3·
0.5H2O相对于无规则形的FeF3·
0.5H2O更加稳定。
[0037]在电镜扫描照片的结果上进一步两种形状的材料进行行放电性能测试和不同倍率的放电性能测试，
[0038]首先将正八面体形的铁基氟化物(FeF3·
0.5H2O)与无规则形貌的铁基氟化物(FeF3·
0.5H2O)各自涂抹到极片上制备成正极片，然后再将正极片组装成电池；然后进行放电测试，两种形状的材料的测试结果如附图5及附图6所示，对比附图5及附图6可以发现具有正八面体形的铁基氟化物(FeF3·
0.5H2O)的放电性能明显高于无规则形的铁基氟化物(FeF3·
0.5H2O)，两者的首次放电容量分别是327mAh/g和410mAh/g；此外对比50圈到200圈放电曲线的分散度，发现正八面体形的铁基氟化物(FeF3·
0.5H2O)的放电曲线几乎是重合的状态，表明其后期循环容量衰减缓慢，而且不可逆性很小。
[0039]图7是比较正八面体形的铁基氟化物(FeF3
·
0.5H2O)和无规则形貌的铁基氟化物(FeF3·
0.5H2O)在不同倍率下的性能，从0.1C到2C正八面体结形的铁基氟化物(FeF3·
0.5H2O)的放电容量都高于无规则形貌的铁基氟化物(FeF3·
0.5H2O)，在相对应的倍率下，两者曲线的差值越大，表明正八面体形的铁基氟化物(FeF3·
0.5H2O)的性能越优异。
[0040]以上所述仅为本专利技术的优选实施例，并非因此即限制本专利技术的专利保护范围，凡是运用本专利技术说明书及附图内容所作的等效变换，直接或间接运用在其他相关的
，均同理包括在本专利技术的保护范围内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备正八面体铁基氟化物正极材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：混合步骤，将甲醇、乙醇及水在混合在容器中制备成混合液，然后将九水合硝酸铁置于上述混合液中溶解，然后再在混合液中滴加氢氟酸溶液；反应步骤，将容器密封后置于140℃的环境下加热14h；分离步骤，将加热后的反应物冷却至25℃，离心洗涤得到的反应产物，对反应产物进行真空干燥成粉末；煅烧步骤，将粉末在惰性气体氛围下煅烧。2.如权利要求1所述的制备正八面体铁基氟化物正极材料的方法，其特征在于，甲醇溶液和乙醇溶液按1：3的体积比混合在一起配置成混合液。3.如权利要求1所述的制备正八面体铁基氟化物正极...

【专利技术属性】
技术研发人员：茆志友，郭锋，相佳媛，姚玉勇，张野，任洪杉，蒋岚，
申请(专利权)人：杭州南都动力科技有限公司浙江南都鸿芯动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：