【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池材料，特别涉及一种铁基电极材料及其制备方法与应用。
技术介绍
1、铁镍电池具有电导率高、效率高、安全性高、成本低等优点受到的关注越来越多。而且铁镍电池有着理论容量高、坚固、生产工艺成熟、可回收和对生态环境友好等特点，从而被认为更加适合用于作为储能设备。
2、其中，不同价态的铁是阳极材料的主要反应物质。然而，在实际使用中铁阳极存在自放电、在充放电过程中的存在析氢钝化和能量密度相对较低，利用率低等问题。目前，商业化铁镍电池中析氢钝化导致利用率和导电率的降低，循环稳定性也受到极大的影响，极大的阻碍了铁镍电池的发展。
3、因此，如何减少阳极材料的析氢钝化现象，提高阳极材料的电导率和利用率是亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种铁基电极材料及其制备方法与应用。本专利技术所述铁基电极材料以碳物质为骨架进行生长含有铁元素的颗粒，其作为阳极材料的活性显著高于传统商业化铁镍电池阳极材料。且本专利技术所述铁基电极材料的制备方法简单便捷，能增大阳极材料的利用率。
2、本专利技术的第一方面提供一种铁基电极材料。
3、具体的，一种铁基电极材料，包括碳物质骨架以及负载在所述碳物质骨架上的含铁元素的颗粒。
4、优选的，所述含铁元素的颗粒占比所述铁基电极材料的总重量的50-95％。
5、优选的，所述铁基电极材料具有二维纳米片结构。
7、优选的，所述铁基电极材料中不含有酸和盐。
8、本专利技术的第二方面提供一种铁基电极材料的制备方法。
9、具体的，一种铁基电极材料的制备方法，包括以下步骤：
10、s1、将碳源和铁源在溶剂中混合，得到混合溶液；
11、s2、将金属盐和酸液加入步骤s1所述混合溶液中进行混合，得到混合物，将混合物干燥，得到粉体混合物；
12、s3、将步骤s2所述混合物在惰性气氛中热处理后，然后进行洗涤干燥，得到的物质置于还原性气氛中进行还原处理，得到所述铁基电极材料。
13、优选的，步骤s1中，所述溶剂包括水。
14、优选的，步骤s1中，所述碳源和所述铁源的质量比为8:(4-200)，进一步优选为8:(6-150)。
15、优选的，步骤s1中，所述碳源包括葡萄糖、可溶性淀粉、聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种。
16、优选的，步骤s1中，所述铁源包括六水合三氯化铁、四水合硫酸亚铁、七水合硫酸亚铁中至少一种。
17、优选的，步骤s1中，所述金属盐包括氯化钠、氯化钾中至少一种。
18、优选的，步骤s2中，所述干燥为冷冻干燥。
19、优选的，步骤s2中，所述酸液包括硫酸溶液、盐酸、醋酸溶液中至少一种。
20、优选的，所述碳源和所述酸液的质量比为10:(1-20)，进一步优选为10:(1-10)。
21、优选的，步骤s3中，所述热处理的温度为600-700℃，进一步优选为680-700℃。
22、优选的，步骤s3中，所述热处理的时间为30-300min，进一步优选为40-250min。
23、优选的，步骤s3中，所述惰性气氛包括氩气、氮气中的至少一种。
24、优选的，步骤s3中，所述还原性气氛包括氢气、一氧化碳、氨气中的至少一种。
25、优选的，步骤s3中，所述还原处理的温度为500-900℃，时间为30-300min。
26、进一步优选的，所述还原处理的温度为550-850℃，时间为40-250min。
27、本专利技术的第三方面提供上述铁基电极材料的应用。
28、具体的，一种阳极材料，包括上述铁基电极材料。
29、一种铁镍电池，包括上述阳极材料。
30、优选的，所述铁镍电池为碱性铁镍电池。
31、上述铁基电极材料在碱性环境铁镍电池的阳极材料的氧化反应中的应用。
32、相对于现有技术，本专利技术的有益效果如下：
33、(1)本专利技术所述铁基电极材料以碳物质为骨架进行生长含有铁元素的颗粒，其作为阳极材料的活性显著高于传统商业化铁镍电池阳极材料。且本专利技术所述铁基电极材料的制备方法简单便捷，能增大阳极材料的利用率。
34、(2)本专利技术通过将铁源、碳源、金属盐和酸液进行混合溶解，经热处理(高温烧结)后再进行还原处理，得到在碳物质骨架上生长的含铁元素颗粒，利用铁金属盐、葡萄糖和金属盐形成溶液以后不仅可以使含铁元素颗粒均匀分布在碳物质骨架上，同时还可以显著地提高阳极材料中活性物质与碳元素的耦合性，同时活性物质与碳元素的有效结合也能够显著地提升活性物质的利用率和反应过程中的导电率。
35、(3)本专利技术的制备方法简单便捷，条件可控，效率高，活性物质利用率高，稳定金属盐可回收重复使用，成本低，适合大规模生产。
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1.一种铁基电极材料，其特征在于，包括碳物质骨架以及负载在所述碳物质骨架上的含铁元素的颗粒。
2.根据权利要求1所述的铁基电极材料，其特征在于，所述含铁元素的颗粒占比所述铁基电极材料的总重量的50-95％。
3.根据权利要求1所述的铁基电极材料，其特征在于，所述铁基电极材料具有二维纳米片结构。
4.权利要求1-3任一项所述的铁基电极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述溶剂包括水；和/或，步骤S1中，所述碳源和所述铁源的质量比为8:(4-200)。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述碳源包括葡萄糖、可溶性淀粉、聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种；和/或，所述铁源包括六水合三氯化铁、四水合硫酸亚铁、七水合硫酸亚铁中至少一种；和/或，所述金属盐包括氯化钠、氯化钾中至少一种。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述酸液包括硫酸溶液、盐酸、醋酸溶液中至少一种；和/或，所述碳源和所述酸液的质量比为10:(1-
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述热处理的温度为600-700℃；和/或，所述热处理的时间为30-300min；和/或，所述还原性气氛包括氢气、一氧化碳、氨气中的至少一种；和/或，所述还原处理的温度为500-900℃，时间为30-300min。
9.一种阳极材料，其特征在于，包括权利要求1-3任一项所述的铁基电极材料。
10.一种铁镍电池，其特征在于，其特征在于，包括权利要求9所述的阳极材料。
...【技术特征摘要】
1.一种铁基电极材料，其特征在于，包括碳物质骨架以及负载在所述碳物质骨架上的含铁元素的颗粒。
2.根据权利要求1所述的铁基电极材料，其特征在于，所述含铁元素的颗粒占比所述铁基电极材料的总重量的50-95％。
3.根据权利要求1所述的铁基电极材料，其特征在于，所述铁基电极材料具有二维纳米片结构。
4.权利要求1-3任一项所述的铁基电极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述溶剂包括水；和/或，步骤s1中，所述碳源和所述铁源的质量比为8:(4-200)。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述碳源包括葡萄糖、可溶性淀粉、聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种；和/或，所述铁源包括六水合三氯化...
【专利技术属性】
技术研发人员：张信义，黎先哲，王姚光，於鑫，赵志亮，
申请(专利权)人：佛山仙湖实验室，
类型：发明
国别省市：
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