[發明專利]一種碳/鐵酸鎳納米復合纖維材料的制備方法在審

申請號：	201710443179.1	申請日：	2017-06-13
公開（公告）號：	CN107204422A	公開（公告）日：	2017-09-26
發明（設計）人：	黃鑫;陳澤睿;石碧;王曉玲	申請（專利權）人：	四川大學
主分類號：	H01M4/02	分類號：	H01M4/02;H01M4/04;H01M4/525;H01M4/58
代理公司：	成都中亞專利代理有限公司51126	代理人：	何淵
地址：	610041 四川省成***	國省代碼：	四川;51
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種鐵酸鎳納米復合纖維材料制備方法
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【說明書】：

技術領域

本發明屬于鋰離子電池電極材料及其制備技術領域，具體涉及一種利用模板法制備氧化物納米復合纖維負極材料的通用方法。

背景技術

負極材料是鋰離子電池的重要組成。傳統石墨負極材料具有良好的使用穩定性及安全性能。然而，石墨負極的理論能量密度僅372 mAh g^-1（F. Wu, R. Huang, D. Mu, et al., New Synthesis of a Foamlike Fe₃O₄/C Composite via a Self-Expanding Pr℃ess and Its Electr℃hemical Performance as Anode Material for Lithium-Ion Batteries [J]. ACS Applied Materials &Interfaces, 2014, 6, 19254-19264.），無法滿足人們對高性能鋰電池的需求。近年來，過渡金屬氧化物負極材料因其能量密度大、成本低和環境友好等特點受到了廣大科研工作者的關注。其中，鐵酸鎳雙金屬氧化物因其極高的質量能量密度（915 mAh g^-1）成為了新型負極材料的研究熱點（Y. Ding, Y. Yang, H. Shao, One-Pot Synthesis of NiFe₂O₄/C Composite as An Anode Material for Lithium-Ion Batteries [J]. Journal of Power Sources, 2013, 244, 610-613.）。然而，鐵酸鎳在充-放電時的體積效應變化會導致材料結構的坍塌，造成活性材料粉體化、循環穩定性差（C. T. Cherian, J. Sundaramurthy, M. V. Reddy, et al., Morphologically Robust NiFe₂O₄ Nano?bers as High Capacity Li-Ion Battery Anode Material [J], ACS Applied Materials &Interfaces, 2013, 5, 9957-9963.）；同時，鐵酸鎳自身較低的電導率還嚴重影響了其倍率性能，大電流條件下可逆放電容量低（P. Preetham, S. Mohapatra, S. V. Nair, et al., Ultrafast Pyro-Synthesis of NiFe₂O₄ Nanoparticles Within A Full Carbon Network as A High-Rate and Cycle-Stable Anode Material for Lithium Ion Batteries [J], RSC advances, 2016, 6, 38064-38070.）。目前，主要采用以下兩種方法改善鐵酸鎳的電化學性能：一是制備成納米化電極材料（J. Wang, G. Yang, L. Wang, et al., Synthesis of One-Dimensional NiFe₂O₄ Nanostructures: Tunable Morphology and High-Performance Anode Materials for Li-ion Batteries [J], Journal of Materials Chemistry A, 2016, 4, 8620-8629.），即將鐵酸鎳制備成納米尺度的電極材料來有效抑制體積效應造成的結構坍塌，提高循環性能；同時，納米化可縮短離子傳輸距離，提高電極與電解液的接觸面積，強化倍率性能；二是進行碳材料包覆修飾（E. K. Heidari, B. Zhang, M. H. Sohi, et al., Sandwich-Structure Graphene-NiFe₂O₄-Carbon Nan℃omposite Anodes with Exceptional Electr℃hemical Performance for Li Ion Batteries [J], Journal of Materials Chemistry A, 2014, 2, 8314-8322.），通過將鐵酸鎳與電導率較高的碳材料復合來提高電極材料的電導率，從而優化傳質動力學進而獲得良好的倍率性能。