BiFeO3钠离子电池阳极材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种BiFeO3钠离子电池阳极材料的制备方法，包括以下步骤：1）将BiFeO3粉末压制成靶材；2）将压制成的BiFeO3靶材装入磁控溅射腔体内；3）将基片放入磁控溅射腔体内；4）将磁控溅射腔体内抽真空后充入惰性气体，利用磁控溅射法在基片上沉积BiFeO3薄膜；5）将沉积了BiFeO3薄膜的基片在真空条件下400~700℃退火，冷却后得到BiFeO3钠离子电池阳极材料。本发明专利技术制备得到的BiFeO3钠离子电池阳极材料具有良好传输钠离子的独特物理性质，而且钠离子的传输不易破坏BiFeO3良好的结晶程度，不但可以提高电池的实际容量，而且可以大大地延长循环使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种钠离子电池阳极材料的制备方法，特别涉及一种BiFeO3钠离子电池阳极材料的制备方法。
技术介绍
自1859年Gaston Plante提出铅-酸电池概念以来，化学电源界一直在探索新的高比能量、循环寿命长的二次电池。1990年日本SONY公司率先研制成功并实现商品化的锂离子电池，在便携式电子设备、电动汽车、空间技术、国防工业等多方面展示了广阔的应用前景和潜在的巨大经济效益，迅速成为近几年广为关注的研究热点。目前，锂离子电池的大规模开发受到锂资源的限制，锂电池安全性问题从技术上还没有根本解决。今后蓄电池大型化进程中，材料成本所占比例增加，更加受到资源的制约。日本东京电力公司和NGK公司合作开发钠硫电池作为储能电池，并于2002年开始进入商品化实施阶段，截止2005年10月统计，年产钠硫电池量已超过100MW，同时开始向海外输出。钠离子电池不仅利于环境保护，更具经济性。钠离子半径较大，与锂离子相比库仑引力小，配位溶剂易脱离，扩散速度快，钠电池高速充放电性能可以更好。开发钠离子电池的关·键之一是寻找合适的阳极材料，使电池具有足够高的钠嵌入量和很好的钠脱嵌可逆性，以保证电池的高电压、大容量和长循环寿命。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种BiFeO3钠离子电池阳极材料的制备方法，制备的BiFeO3钠离子电池阳极材料能够实现电池的高容量充放电,并且循环寿命长。本专利技术的BiFeO3钠离子电池阳极材料的制备方法，包括以下步骤: 1)将BiFeO3粉末压制成靶材； 2)将压制成的BiFeO3靶材装入磁控溅射腔体内； 3)将基片放入磁控溅射腔体内； 4)将磁控溅射腔体内抽真空后充入惰性气体，利用磁控溅射法在基片上沉积BiFeO3薄膜； 5)将沉积了BiFeO3薄膜的基片在真空条件下40(T700°C退火，冷却后得到BiFeO3钠离子电池阳极材料。进一步,所述步骤I)中，BiFeO3粉末用高温固相烧结法制得。进一步，所述步骤3)中，基片为铜片，先用稀盐酸清洗去除铜片表面的氧化层，再铜片将放入磁控溅射腔体内。进一步，所述步骤4)中，惰性气体为氩气，气压为1.0Pa，沉积速率为0.08 nm/s,沉积厚度为300 nm。进一步，所述步骤5)中，真空度为8.5X 10_4 Pa，退火温度为600°C，退火时间为I小时。本专利技术的有益效果在于:本专利技术利用磁控溅射的方法在基片上沉积BiFeO3薄膜，并且利用了高温真空退火的方法，有效提高了 BiFeO3的结晶程度，同时在BiFeO3表面可以形成大量的孔洞，从而使其具有良好传输钠离子的独特物理性质，而且钠离子的传输不易破坏BiFeO3良好的结晶程度，因此将其作为钠离子电池阳极材料，不但可以提高电池的实际容量，而且可以大大地延长循环使用寿命；本专利技术制备的BiFeO3钠离子电池阳极材料能够实现电池的长寿命、高容量，能够用于各种电子器件的理想钠离子电池。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步的详细描述，其中: 图1为实施例1和比较例1、比较例2、比较例3制备得到的BiFeO3钠离子电池阳极材料的XRD 图2为实施例1和比较例1、比较例2、比较例3制备得到的BiFeO3钠离子电池阳极材料的SEM平面及截面 图3为实施例1和比较例1、比较例2、比较例3的四个钮扣式钠离子电池的CV曲线；图4为实施例1和比较例1、比较例2、比较例3的四个钮扣式钠离子电池的前三次充放电循环曲线； 图5为实施例1和比较例1、比较例2、比较例3的四个钮扣式钠离子电池在不同放电倍率下的容量——循环次数曲线； 图6为实施例1和比较例1、比较例2、比较例3的四个钮扣式钠离子电池在同一放电倍率下的容量——循环次数曲线 ； 图7为实施例1和比较例1、比较例2、比较例3的四个钮扣式钠离子电池的impedance曲线。具体实施例方式以下将参照附图，对本专利技术的优选实施例进行详细的描述。实施例1 实施例1的BiFeO3钠离子电池阳极材料的制备方法，包括以下步骤: 1)用常规高温固相烧结法制得BiFeO3粉末，将BiFeO3粉末压制成靶材； 2)将压制成的BiFeO3靶材装入磁控溅射腔体内； 3)将铜片作为基片，先用稀盐酸清洗去除铜片表面的氧化层，再铜片将放入磁控溅射腔体内； 4)将磁控溅射腔体内抽真空后充入氩气，气压为1.0Pa，利用磁控溅射法在铜片上沉积BiFeO3薄膜,沉积速率为0.08 nm/s,沉积厚度为300 nm ； 5)将沉积了BiFeO3薄膜的铜片在真空度为8.5X 10_4 Pa的真空条件下600°C退火I小时，冷却后得到BiFeO3钠离子电池阳极材料。比较例I 比较例I的BiFeO3钠离子电池阳极材料的制备方法，包括以下步骤:1)用常规高温固相烧结法制得BiFeO3粉末，将BiFeO3粉末压制成靶材； 2)将压制成的BiFeO3靶材装入磁控溅射腔体内； 3)将铜片作为基片，先用稀盐酸清洗去除铜片表面的氧化层，再铜片将放入磁控溅射腔体内； 4)将磁控溅射腔体内抽真空后充入氩气，气压为1.0Pa，利用磁控溅射法在铜片上沉积BiFeO3薄膜，沉积速率为0.08 nm/s，沉积厚度为300 nm，得到BiFeOjA离子电池阳极材料。比较例2 比较例2的BiFeO3钠离子电池阳极材料的制备方法，包括以下步骤: 1)用常规高温固相烧结法制得BiFeO3粉末，将BiFeO3粉末压制成靶材； 2)将压制成的BiFeO3靶材装入磁控溅射腔体内； 3)将铜片作为基片，先用稀盐酸清洗去除铜片表面的氧化层，再铜片将放入磁控溅射腔体内； 4)将磁控溅射腔体内抽真空后充入氩气，气压为1.0Pa，利用磁控溅射法在铜片上沉积BiFeO3薄膜,沉积速率为0.08 nm/s,沉积厚度为300 nm ； 5)将沉积了BiFeO3薄膜的铜片在真空度为8.5X 10_4 Pa的真空条件下300°C退火I小时，冷却后得到BiFeO3钠离子电池阳极材料。比较例3 比较例3的BiFeO3钠离子电池阳极材料的制备方法，包括以下步骤: 1)用常规高温固相烧结法制得BiFeO3粉末，将BiFeO3粉末压制成靶材； 2)将压制成的BiFeO3靶材装入磁控溅射腔体内； 3)将铜片作为基片，先用稀盐酸清洗去除铜片表面的氧化层，再铜片将放入磁控溅射腔体内； 4)将磁控溅射腔体内抽真空后充入氩气，气压为1.0Pa，利用磁控溅射法在铜片上沉积BiFeO3薄膜,沉积速率为0.08 nm/s,沉积厚度为300 nm ； 5)将沉积了BiFeO3薄膜的铜片在真空度为8.5X 10_4 Pa的真空条件下800°C退火I小时，冷却后得到BiFeO3钠离子电池阳极材料。图1为实施例1和比较例1、比较例2、比较例3制备得到的BiFeO3钠离子电池阳极材料的XRD图，如图1所示，可以看出实施例1的BiFeO3经过了 600°C的高温真空退火，有效提高了 BiFeO3的结晶程度，而经过800°C高温真空退火的BiFeO3出现了 Bi2O3和FeO杂相。图2为实施例1和比较例1、比较例2、比较例3制备得到的BiFeO3钠离子电池阳极材料的SEM平面及截面图，如图2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种BiFeO3钠离子电池阳极材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：1）将BiFeO3粉末压制成靶材；2）将压制成的BiFeO3靶材装入磁控溅射腔体内；3）将基片放入磁控溅射腔体内；4）将磁控溅射腔体内抽真空后充入惰性气体，利用磁控溅射法在基片上沉积BiFeO3薄膜；5）将沉积了BiFeO3薄膜的基片在真空条件下400~700℃退火，冷却后得到BiFeO3钠离子电池阳极材料。

【技术特征摘要】
1.一种BiFeO3钠离子电池阳极材料的制备方法，其特征在于:包括以下步骤: 1)将BiFeO3粉末压制成靶材； 2)将压制成的BiFeO3靶材装入磁控溅射腔体内； 3)将基片放入磁控溅射腔体内； 4)将磁控溅射腔体内抽真空后充入惰性气体，利用磁控溅射法在基片上沉积BiFeO3薄膜； 5)将沉积了BiFe O3薄膜的基片在真空条件下40(T700°C退火，冷却后得到BiFeO3钠离子电池阳极材料。2.根据权利要求1所述的BiFeO3钠离子电池阳极材料的制备方法，其特征在于:所述步骤I)中，BiFeO3粉末用高温固相...

【专利技术属性】
技术研发人员：李长明，孙柏，
申请(专利权)人：西南大学，
类型：发明
国别省市：