[發明專利]一種Fe2O3多孔納米線電極材料、制備方法及應用

有效

• 申請號: 201910675199.0
• 申請日: 2019-07-25
• 公開（公告）號: CN110371924B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 李浩;鈔春英;范留群;張勝果;范歡歡
• 申請（專利權）人: 許昌學院
• 主分類號: H01M4/52
• 分類號: H01M4/52;H01M10/0525;B82Y40/00;B82Y30/00
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 李振瑞

本發明公開了一種Fe₂O₃多孔納米線電極材料、制備方法及應用，包括以下步驟：ZnO種晶制備；ZnO納米陣列制備；Fe₂O₃多孔納米線制備。本發明以金屬集流體或碳材料集流體為基底，首先經水熱法制備ZnO納米陣列，再經二次水熱法制備得到Fe₂O₃多孔納米線電極材料，制備得到的Fe₂O₃納米線電極材料長約1μm，直徑在20?80nm之間，為多孔結構，與基體結合牢固。且本發明制備得到的Fe₂O₃多孔納米線電極材料具有循環穩定性高、倍率性能優良的特點，具備廣泛的應用前景。

技術領域

本發明屬于電化學材料技術領域，具體公開了一種Fe₂O₃多孔納米線電極材料、制備方法及應用。

背景技術

目前，商業化的鋰離子電池負極材料主要是石墨類材料，其理論比容量約為372mAh·g^-1，大電流充放電容易發生析鋰現象，這一性能瓶頸極大地制約了鋰離子電池的進一步發展和應用。與石墨負極材料相比，過渡金屬氧化物有著極高的理論儲鋰容量，例如，Fe₂O₃的理論比容量高達1007mAh·g^-1，Co₃O₄比容量約為890mAh·g^-1，SnO₂的理論比容量為780mAh·g^-1。其中，鐵系氧化物因具有比容量高、儲量豐富、制備成本低廉且無毒害等優點而被廣泛研究，但鐵系氧化物本身也存在著一些缺陷，如導電性能差，充放電過程中體積變化明顯等，會導致鋰離子電池性能急劇下降，這極大限制了鐵系氧化物的商業化應用。

為了改善鐵系氧化物本身存在的缺陷，目前廣泛使用的鐵系氧化物電極材料的制備方法是將鐵系氧化物顆粒、導電劑與粘結劑按一定比例配置成漿料，并涂覆在集流體上，其中導電劑和粘結劑對電極的整體容量沒有貢獻，反而會使晶界增大，導致界面傳遞電阻增大，對電極的倍率性能產生不利影響，因此，很有必要研發出一種新的鐵系氧化物電極材料的制備方法，以解決現有技術中存在的問題。

發明內容

本發明提供了一種Fe₂O₃多孔納米線電極材料、制備方法及應用，解決了現有技術中鐵系氧化物導電性能差，充放電過程中體積變化明顯等，導致鋰離子電池性能急劇下降，從而限制鐵系氧化物的商業化應用的問題。

本發明的第一個目的是提供一種Fe₂O₃多孔納米線電極材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)ZnO種晶制備：將鋅鹽A、三乙醇胺及乙醇配置成混合溶液A，將集流體浸入混合溶液A中，取出后烘干、煅燒，得到ZnO種晶；

其中，鋅鹽A、三乙醇胺、乙醇的用量比為1-3mmol：1mmol：41.5-80ml；

(2)ZnO納米陣列制備：將鋅鹽B、六亞甲基四胺、表面活性劑及去離子水配置成混合溶液B，將ZnO種晶浸入混合溶液B中進行水熱反應，水熱反應完畢后清洗，烘干，煅燒，得到ZnO納米陣列；

其中，鋅鹽B、六亞甲基四胺、表面活性劑、去離子水的用量比為1mmol： 1mmol：0.65-1.7g：20-40ml；

(3)Fe₂O₃多孔納米線制備：將鐵鹽、堿金屬氫氧化物溶于去離子水中配成懸浮液，將ZnO納米陣列浸入懸浮液中進行水熱反應，水熱反應完畢后清洗，烘干，煅燒，得到Fe₂O₃多孔納米線電極材料；

其中，鐵鹽、堿金屬氫氧化物、去離子水的用量比為1mmol：5-11mmol： 7.3-20ml。