[發(fā)明專利]一種具有核殼球形結構Fe2

有效

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• 申請日: 2017-11-29
• 公開（公告）號: CN108011088B
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發(fā)明（設計）人: 付爭兵;韋悅;凡威震;許鑫鑫;杜軍;王鋒;丁瑜
• 申請（專利權）人: 湖北工程學院
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 李丙林

本發(fā)明提供了一種具有核殼球形結構Fe₂O₃/SnO₂鋰離子電池電極材料及其制備方法，涉及鋰離子電池電極材料制備技術領域。該方法將氯化鋰和硝酸鋰溶于無水乙醇中，然后向溶液中加入無水氯化鐵和氯化亞錫，充分攪拌至容器底部無沉淀，將得到的均一溶液先50℃干燥9h，再80℃干燥24h，然后300℃焙燒3h，冷卻至室溫后，將得到的初產物粉體水洗并離心三次以去除初產物中的鋰鹽，將離心得到的固體80℃烘干即得到復合電極材料。本發(fā)明還公開了相應的產品和用途。此工藝可簡單地獲得具有核殼球形結構的納米級Fe₂O₃/SnO₂復合粉末產品，所制得的產品晶粒尺寸小、粒度均勻，具備優(yōu)良的循環(huán)性能、倍率性能和更高的比容量。

技術領域

本發(fā)明涉及鋰離子電池電極材料的制備技術領域，且特別涉及一種具有核殼球形結構Fe₂O₃/SnO₂鋰離子電池電極材料及其制備方法。

背景技術

在制造鋰離子電池的關鍵材料中，負極材料是決定其工作性能和價格的重要因素。目前商業(yè)化的負極材料主要是石墨類碳材料，但它們理論容量低（僅為372mAh/g）和安全性差（大電流充放電時容易出現析鋰現象），限制了鋰離子電池的發(fā)展。二氧化錫（SnO₂）和三氧化二鐵（Fe₂O₃）因資源豐富、環(huán)境友好和比容量高等優(yōu)點（分別為780mAh/g和1005mAh/g）受到研究者們的廣泛關注，有望成為新一代電池負極材料。但SnO₂和Fe₂O₃單獨作為電極材料使用時，存在明顯不足，如SnO₂在充放電過程中體積膨脹超過300%，使其易粉化，團聚，以及形成不穩(wěn)定的SEI膜，導致比容量快速衰減；Fe₂O₃理論比容量高，但導電性差，限制了它的商業(yè)化使用。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種具有核殼球形結構Fe₂O₃/SnO₂鋰離子電池電極材料的制備方法，此方法可以制備得到具有核-殼結構的Fe₂O₃/SnO₂納米復合電極材料，最大化地結合二組分的核心優(yōu)勢，抑制各自的缺點，充分發(fā)揮協(xié)同互補效應，改善它們獨自作為負極材料的不足，提高復合電極材料的性能。在復合材料中以Fe₂O₃作為支撐體，誘發(fā)SnO₂在其表面成核、生長、結晶，從而形成尺寸和形貌可控的具有核-殼結構的納米復合電極材料。核-殼結構可以抑制金屬氧化物在循環(huán)過程的團聚，提供彈性的緩沖空間容納金屬氧化物在鋰離子脫嵌期間發(fā)生的體積變化從而保持材料結構的穩(wěn)定性，增強循環(huán)穩(wěn)定性。同時殼層SnO₂納米顆粒又能夠充當電極材料的導電層，保證材料大的比表面積和良好的導電性，進而確保材料優(yōu)異的電化學性能。