[發明專利]γ-Fe2O3鋰離子電池陽極材料的制備方法

有效

• 申請號: 201310008762.1
• 申請日: 2013-01-10
• 公開（公告）號: CN103022473A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 李長明;孫柏
• 申請（專利權）人: 西南大學
• 主分類號: H01M4/52
• 分類號: H01M4/52;C01G49/06
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 霍本俊

技術領域

本發明涉及一種鋰離子電池陽極材料的制備方法，特別涉及一種γ-Fe₂O₃鋰離子電池陽極材料的制備方法。

背景技術

自1859年Gaston?Plante提出鉛-酸電池概念以來，化學電源界一直在探索新的高比能量、循環壽命長的二次電池。1990年日本SONY公司率先研制成功并實現商品化的鋰離子電池，在便攜式電子設備、電動汽車、空間技術、國防工業等多方面展示了廣闊的應用前景和潛在的巨大經濟效益,?迅速成為近幾年廣為關注的研究熱點。

開發鋰離子電池的關鍵之一是尋找合適的陽極材料，使電池具有足夠高的鋰嵌入量和很好的鋰脫嵌可逆性，以保證電池的高電壓、大容量和長循環壽命。碳材料因具有較高的比容量已在商業鋰離子電池中得到應用，并展示出良好的電化學行為，但仍然存在理論容量低的缺陷。自從P.?Poizot等報道了以其他過渡金屬氧化物如FeO、CoO、MoO、Cu₂O等作為鋰離子二次電池陽極材料的電化學性能以來，其他過渡金屬氧化物和鐵氧體例如ZnFe₂O₄，CoFe₂O₄等也逐漸成為研究的熱點，而且這些材料表現出較高的質量比容量。然而鋰離子電池能否成功應用，關鍵在于能可逆地嵌入脫嵌鋰離子的陽極材料的制備。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種γ-Fe₂O₃鋰離子電池陽極材料的制備方法，制備的γ-Fe₂O₃鋰離子電池陽極材料能夠實現電池的高容量充放電，并且循環壽命長。

本發明的γ-Fe₂O₃鋰離子電池陽極材料的制備方法，包括以下步驟：

1）將γ-Fe₂O₃粉末壓制成靶材；

2）將壓制成的γ-Fe₂O₃靶材裝入磁控濺射腔體內；

3）將銅片作為基片，放入磁控濺射腔體內；

4）將磁控濺射腔體內抽真空后充入惰性氣體，利用磁控濺射法在銅片上沉積γ-Fe₂O₃薄膜；

5）將沉積了γ-Fe₂O₃薄膜的銅片在真空條件下300~600℃退火，冷卻后得到γ-Fe₂O₃鋰離子電池陽極材料。

進一步，所述步驟3）中，先用稀鹽酸清洗去除銅片表面的氧化層，再銅片將放入磁控濺射腔體內。

進一步，所述步驟4）中，惰性氣體為氬氣，氣壓為1.0Pa，沉積速率為0.1?nm/s，沉積厚度為350nm。

進一步，所述步驟5）中，真空度為5.0×10^-4?Pa，退火時間為1小時。

進一步，所述γ-Fe₂O₃粉末用共沉淀法制備。

本發明的有益效果在于：本發明利用磁控濺射的方法在銅片上沉積γ-Fe₂O₃薄膜，并且利用了高溫真空退火的方法，有效提高了γ-Fe₂O₃的結晶程度，同時在γ-Fe₂O₃表面可以形成大量的孔洞，從而使其具有良好傳輸鋰離子的獨特物理性質，而且鋰離子的傳輸不易破壞γ-Fe₂O₃良好的結晶程度，因此將其作為鋰離子電池陽極材料，不但可以提高電池的實際容量，而且可以大大地延長循環使用壽命；本發明制備的γ-Fe₂O₃鋰離子電池陽極材料能夠實現電池的長壽命、高容量，能夠用于各種電子器件的理想鋰離子電池。

附圖說明

為了使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明作進一步的詳細描述，其中：

圖1為實施例1、實施例2和比較例1制備得到的γ-Fe₂O₃鋰離子電池陽極材料的XRD圖；

圖2為實施例2制備得到的γ-Fe₂O₃鋰離子電池陽極材料的XPS圖；