[發明專利]一種類石墨相氮化碳均勻包覆α-Fe2

有效

• 申請號: 201910560898.0
• 申請日: 2019-06-26
• 公開（公告）號: CN110429246B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 辛昱;林少雄;辛利君;王輝
• 申請（專利權）人: 合肥國軒高科動力能源有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/485;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 合肥市長遠專利代理事務所(普通合伙) 34119
• 代理人: 劉勇

本發明公開了一種類石墨相氮化碳均勻包覆α?Fe₂O₃材料的制備方法，包括如下步驟：將鐵鹽與類石墨相氮化碳前驅體加入水中攪拌混勻，超聲分散均勻得到前驅體溶液；取前驅體溶液燒結，然后水洗至中性，干燥得到類石墨相氮化碳包覆α?Fe₂O₃材料。本發明還公開了一種類石墨相氮化碳均勻包覆α?Fe₂O₃材料，按照上述制備方法制備得到。本發明還公開了上述類石墨相氮化碳均勻包覆α?Fe₂O₃材料在制備電池電極、超級電容器、電動汽車中的應用。本發明實現了石墨相氮化碳的均勻包覆，α?Fe₂O₃表面的石墨相氮化碳有效提高了α?Fe₂O₃的導電性和良好的穩定性，石墨相氮化碳與α?Fe₂O₃產生協同效應。

技術領域

本發明涉及復合材料技術領域，尤其涉及一種類石墨相氮化碳均勻包覆α-Fe₂O₃材料及其制備方法、應用。

背景技術

隨著全球經濟的快速發展，人類對能量的需求越來越高，而傳統化石燃料能源的不可再生性和化石燃料燃燒帶來的污染問題則日益突出，新能源技術的開發已逐漸成為人類的關注焦點和研究熱點。近幾十年來，隨著鋰離子電池在商業領域的成功應用，人們加大了對以鋰為基礎的高性能化學電源的研究。

隨著新能源電動汽車的發展以及國家政策的推動，市場對高能量密度鋰離子電池的需求也日益增加。傳統石墨作為鋰電池負極，對其的研發已接近其理論比容量372mAh/g，很難滿足未來需求。其中，過渡金屬氧化物三氧化二鐵(Fe₂O₃)理論容量(1007mAh/g)是石墨的3倍，具有很大的應用前景；但其存在首次庫倫效率低及充放電會體積膨脹的缺點。

發明內容

基于背景技術存在的技術問題，本發明提出了一種類石墨相氮化碳均勻包覆α-Fe₂O₃材料及其制備方法、應用，本發明實現了石墨相氮化碳的均勻包覆，α-Fe₂O₃表面的石墨相氮化碳有效提高了α-Fe₂O₃的導電性和穩定性，石墨相氮化碳與α-Fe₂O₃產生協同效應，更好的發揮催化作用，能有效降低鋰空氣電池充放電極化，提高電池的倍率性能；且方法簡便、操作容易、成本低、易實現規模化生產。

本發明提出的一種類石墨相氮化碳均勻包覆α-Fe₂O₃材料的制備方法，包括如下步驟：將鐵鹽與類石墨相氮化碳前驅體加入水中攪拌混勻，超聲分散均勻得到前驅體溶液；取前驅體溶液燒結，然后水洗至中性，干燥得到類石墨相氮化碳均勻包覆α-Fe₂O₃材料。

優選地，鐵鹽為硫酸鐵、硝酸鐵、醋酸鐵、氯化鐵、硫酸鐵水合物、硝酸鐵水合物、醋酸鐵水合物、氯化鐵水合物中的至少一種。

優選地，類石墨相氮化碳前驅體為尿素、三聚氰胺、二乙胺、苯胺、雙氰胺、甲酰胺中的至少一種。

優選地，鐵離子與類石墨相氮化碳前驅體中氮元素的摩爾比為1：2-40。

優選地，燒結為梯度燒結。

優選地，燒結程序為：升溫至200-300℃，燒結2-3h，再升溫至400-600℃，燒結2-4h。

優選地，燒結程序中，升溫速度為2.5-5℃/min。

優選地，超聲時間為0.5-4h。

優選地，干燥為真空干燥。

優選地，干燥溫度為60-80℃，干燥時間為24-48h。