【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于储能材料，具体涉及一种碳包覆四氧化三铁锂离子电池负极材料及其制备方法。
技术介绍
1、锂离子二次电池以其高电压、高比能量、宽工作温度范围、低自放电率、无记忆效应和环境友好等特点而备受青睐。目前，锂离子电池已广泛用于移动电话、笔记本电脑、摄像机、照相机等便携设备，未来还将在电动汽车、卫星及军事领域等方面迎来更广泛的应用[1]。
2、在锂电池的负极材料领域，传统工业常采用的碳负极材料具有372mah g-1的理论容量[2]。然而，新型负极材料中过渡金属氧化物具有较高的理论容量，远远超过碳负极材料。其中，四氧化三铁(fe3o4)不仅拥有高理论容量(924mah g-1)，还具备较高的安全电压、良好的导电性、低成本、丰富的自然资源和环保等优势[3]。然而，fe3o4在锂离子电池中的应用受到其在插/脱锂过程中体积变化较大和团聚导致的循环性能差的制约[4]。为进一步改善fe3o4的电化学性能，研究人员采用了多种改性方法，包括制备纳米化的fe3o4、碳包覆的fe3o4以及fe3o4/石墨烯复合材料等[5-7]。纳米材料，特别是二维纳米片纳具备较大的比表面积和较短的扩散路径，有助于提高电化学性能[8]。碳包覆层能够有效缓解电池充放电过程中活性物质发生较大的体积变化，并避免活性物质的团聚。目前，碳包覆fe3o4纳米复合材料的制备方法主要有水热法、溶剂热、球磨法、共沉淀法和高温固相法等[9-3]。相较于传统的水热法，高温固相法具有成本低、制备过程简单、产量高、易于实现工业化生产等优势。
3、[1]kim t,s
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9、[7]gu s,zhu a.graphene nanosheets loaded fe3o4nanoparticles as apromising anode material for lithium ion batteries[j].journal of alloys andcompounds,2020,813:152160.
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11、[9]li h,wang j,li y,et al.hierarchical sandwiched fe3o4@c/graphenecomposite as anode material for lithium-ion batteries[j].journal ofelectroanalytical chemistry,2019,847:113240.
12、[10]gu s,zhu a.graphene nanosheets loaded fe3o4nanoparticles as apromising anode material for lithium ion batteries[j].journal of alloys andcompounds,2020,813:152160.
13、[11]liu h,luo s,hu d,et al.design and synthesis of carbon-coatedα-fe2o3@fe3o4heterostructured as anode materials for lithium ion batteries[j].applied surface science,2019,495:143590.
14、[12]ai q,yuan z,huang r,et al.one-pot co-precipitation synthesis offe3o4nanoparticles embedded in 3d carbonaceous matrix as anode for lithium ionbatteries[j].journal of materials science,2019,54(5):4212-4224.
15、[13]chen x,zhu x,cao g,et al.fe3o4-based anodes with high conductivityand fast ion diffusivity designed for high-energy lithium-ion batteri本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种碳包覆四氧化三铁锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，采用水热法制备前驱体羟基氧化铁；将羟基氧化铁进行多巴胺进行修饰；将聚多巴胺修饰的羟基氧化铁放入管式炉中在惰性气氛下进行煅烧，得到碳包覆金属氧化物纳米颗粒，具体步骤如下：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)具体操作流程为：在室温下，将Fe盐和硫酸钠在去离子水中溶解；聚乙烯亚胺逐渐加入Fe盐溶液中，并在搅拌20-60分钟后将混合物移至反应釜中；加热至130-155℃进行8-24小时的反应；产物通过离心和多次去离子水清洗，在20-80℃下真空干燥4-16小时，得到棕色羟基氧化铁粉末。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述Fe盐采用FeCl3、Fe(NO3)2或其水合物。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)的具体操作流程为：在室温下，将FeOOH均匀分散于去离子水中；通过Bis-Tris缓冲溶液将溶液调节至pH＝8.5，接着加入盐酸多巴胺溶液，多巴胺盐酸与FeOOH的质量比为1:1-1:5；持续搅拌18-24小时；将产
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述还原气氛为Ar或N2，控制气体的流速为50-150mL/min。
6.由权利要求1-5之一所述制备方法得到的碳包覆四氧化三铁锂离子电池负极材料，为纳米片，粒径为50-250nm，厚度为4-7nm。
...【技术特征摘要】
1.一种碳包覆四氧化三铁锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，采用水热法制备前驱体羟基氧化铁；将羟基氧化铁进行多巴胺进行修饰；将聚多巴胺修饰的羟基氧化铁放入管式炉中在惰性气氛下进行煅烧，得到碳包覆金属氧化物纳米颗粒，具体步骤如下：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)具体操作流程为：在室温下，将fe盐和硫酸钠在去离子水中溶解；聚乙烯亚胺逐渐加入fe盐溶液中，并在搅拌20-60分钟后将混合物移至反应釜中；加热至130-155℃进行8-24小时的反应；产物通过离心和多次去离子水清洗，在20-80℃下真空干燥4-16小时，得到棕色羟基氧化铁粉末。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述fe盐采用fecl3、fe(no3)2或其水合物。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)的具体操作流程为：在室温下，将feooh...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈伟，吴辉，黄雨琴，余学斌，夏广林，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：
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