[發明專利]一種用于鈉離子電池的鐵系CuFe2O4材料的制備方法

在審

• 申請號: 201710274653.2
• 申請日: 2017-04-25
• 公開（公告）號: CN107200358A
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發明（設計）人: 張英杰;李雪;劉嘉銘;董鵬;曾曉苑;王丁;徐明麗;林艷;肖杰;韓麗娜
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C01G49/00
• 分類號: C01G49/00;H01M4/48;H01M4/52;H01M10/054
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種用于鈉離子電池的鐵系CuFe₂O₄材料的制備方法，屬于材料合成及能源技術領域。

背景技術

目前，鋰離子電池是發展前景最為明朗的高能電池體系，但隨著數碼、交通等產業對鋰離子電池依賴加劇，有限的鋰資源必將面臨短缺問題。鈉作為常見元素，儲量比鋰資源高幾個數量級，約占地殼的2.64%，而且分布均勻，易于提煉。因此，鈉離子電池是一種極有發展潛力的二次電池。常見的鈉離子電池正極材料主要有氧化物型如Na_0.7CoO₂、聚陰離子型如NaFePO₄和鈉超離子導體材料如Na₃V₂(PO₄)₃等；負極材料主要碳基材料如石油焦、鈦基材料如TiO₂和鈉合金材料等，而鐵酸鹽鈉離子電池負極尚未有報道。

現有鐵系CuFe₂O₄材料的制備方法以固相球磨混合后，再置于高溫900～1100℃條件下煅燒制得，這種方法制備的材料理化性質不均勻并且易于團聚，從而不利于其商業化生產。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提供一種用于鈉離子電池的鐵系CuFe₂O₄材料的制備方法，即采用凝膠-燃燒法一步合成材料，縮短反應時間，提高產品理化性質的均勻性，制備的材料為微納結構，既可以加快鈉離子電子的傳輸，提高電化學活性；又可以增加材料的穩定性，提高材料的可加工性與儲存穩定性。

一種用于鈉離子電池的鐵系CuFe₂O₄材料的制備方法，具體步驟如下：

（1）將硝酸銅、硝酸鐵、助燃劑溶解到去離子水中得到混合溶液，在溫度為80~100℃條件下，將混合溶液干燥得到凝膠，然后再加熱至200~300 ℃并恒溫1~15 min；

（2）將步驟（1）所得產物進行高溫煅燒即得用于鈉離子電池的鐵系CuFe₂O₄材料；

所述步驟（1）中硝酸銅和硝酸鐵的摩爾比為1:2，助燃劑與硝酸銅的摩爾比為1:1~1:6；

所述步驟（1）中助燃劑為甘氨酸、檸檬酸、蔗糖、葡萄糖中的一種或任意比多種；

所述步驟（2）中高溫煅燒的溫度為700~900℃，時間為0.5~5h。

本發明的有益效果：

（1）本發明使用凝膠-燃燒法制備鐵系CuFe₂O₄材料，避免了傳統方法中固相研磨的操作步驟，有利于加快反應速度，縮短反應時間；

（2）本發明方法制備的電極材料具有多孔微納結構，其中的納米結構，既有利于電解液的浸潤，又有利于電解材料的電子與鈉離子傳輸從而提高材料的電化學性能；微米結構則增加材料制備、儲存的穩定性，在一定程度上降低了生產及儲存成本；

（3）本發明CuFe₂O₄電極材料具有較強的循環性能，CuFe₂O₄在200mA/g的高電流密度下循環50次的可逆容量可達到300mAh/g以上。

附圖說明

圖1 為本發明實施例1 制備的CuFe₂O₄材料的XRD圖；

圖2為本發明實施例1制備的CuFe₂O₄材料的SEM圖；

圖3 為本發明實施例1制備的CuFe₂O₄材料的電化學性能圖；

圖4為本發明實施例2制備的CuFe₂O₄材料的電化學性能圖；

圖5為本發明實施例3制備的CuFe₂O₄材料的電化學性能圖；

圖6為本發明實施例4制備的CuFe₂O₄材料的電化學性能圖；

圖7為本發明實施例5制備的CuFe₂O₄材料的電化學性能圖；

圖8為對比例的電化學性能圖。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本發明作進一步詳細說明，但本發明的保護范圍并不限于所述內容。