[發(fā)明專利]一種Fe7

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010312257.6
• 申請日: 2020-04-20
• 公開（公告）號(hào): CN111517374B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周衛(wèi)民;徐桂英;李建科;王英新;高明筱
• 申請（專利權(quán)）人: 雞西市唯大新材料科技有限公司;遼寧科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C01G49/12
• 分類號(hào): C01G49/12;C01B32/05;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務(wù)所(普通合伙) 21224
• 代理人: 徐喆

本發(fā)明涉及一種Fe₇S₈/C復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：1)制備A溶液：將明膠和80?85℃的去離子水混合，攪拌使之變成微黃色凝膠溶液；2)制備B溶液：將FeSO₄·7H₂O與去離子水混合；3)制備C溶液：將Na₂S·9H₂O與去離子水進(jìn)行混合；4)將B溶液倒入A溶液中，溫度保持在60?65℃，攪拌混合均勻，干燥，冷卻，去離子水洗滌干燥。本發(fā)明摒棄了現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件需要高溫高壓的環(huán)境，通過明膠溶液中官能團(tuán)和Fe²⁺的強(qiáng)結(jié)合形成粘性凝膠溶液，實(shí)現(xiàn)金屬鹽的納米級(jí)分散，與硫源結(jié)合形成Fe₇S₈/C前驅(qū)體，經(jīng)過高溫炭化過程，明膠會(huì)形成導(dǎo)電性良好的碳網(wǎng)絡(luò)包覆在納米Fe₇S₈顆粒表面。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池負(fù)極材料領(lǐng)域，尤其涉及一種Fe₇S₈/C復(fù)合材料的制備方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)如今，化石燃料的極度開采和利用導(dǎo)致世界范圍內(nèi)的環(huán)境問題愈演愈烈，各國都在致力于新能源的開發(fā)與利用(比如風(fēng)能，電能，太陽能)，但是新能源還面臨著儲(chǔ)存困難、利用率低等問題。鋰離子電池因其能量密度高、輸出電壓高的特點(diǎn)在眾多儲(chǔ)能裝置中脫穎而出。但是，現(xiàn)有以石墨作為負(fù)極材料的鋰離子電池由于較低的理論比容量(372mAh/g)而無法滿足日益增長的能量需求。

硅基、錫基、鐵氧化物作為代替石墨的鋰離子負(fù)極材料已經(jīng)被研究，如：介孔二氧化硅納米粒子綜述，Mehmood A、Ghafar H、Yaqoob S等，藥物開發(fā)雜志，2017，06(02)；李偉，馮旭，陳勇，用聚氧化乙烯包覆二氧化硅納米線陣列的高性能鋰電池負(fù)極材料，新化學(xué)雜志，2019，43(36)：14609-14615；納米氧化錫改性石墨復(fù)合材料作為鋰離子電池的高效負(fù)極材料，國際電化學(xué)科學(xué)雜志，2018，11762-11776；秦杰、趙恩、石丙等。三明治c@sno2@c中空納米結(jié)構(gòu)作為鋰離子和鈉離子電池的超長壽命高速陽極材料。材料化學(xué)學(xué)報(bào)A，2017，5(22)，10946-10956；胡杰，孫春福，吉列等。雙模板有序介孔碳/氧化亞鐵納米線作為鋰離子電池陽極。納米級(jí)，2016，8(26)：12958-12969。但是因在鋰離子電池充放電過程中會(huì)產(chǎn)生巨大的體積膨脹和差的電子傳導(dǎo)率而受到限制。與上述鋰離子負(fù)極材料相比，金屬硫化物具有理論比容量較高、價(jià)格低廉、環(huán)境友好等特點(diǎn)，被作為有著潛在價(jià)值的新一代負(fù)極材料。如：楊偉，趙赫，陳莉等，硫化亞鐵輔助空心炭球作為先進(jìn)鋰硫電池的硫載體，化工學(xué)報(bào)，2017，326(1040-1047)。然而，單一的金屬硫化物單獨(dú)作為負(fù)極材料也會(huì)受到因體積膨脹而導(dǎo)致的主體材料粉化產(chǎn)生較差的電化學(xué)性能的阻礙(高倍率長壽命可充電鈉電池用黃鐵礦FeS₂。能源與環(huán)境科學(xué)，2015，8(4)：1309-1316)，而且放電過程中產(chǎn)生的Li₂Sx(1≤x≤8)容易溶解在液體電解質(zhì)中，導(dǎo)致活性物質(zhì)的損失和電極電導(dǎo)率的惡化。故采取有效的措施去解決這個(gè)問題已經(jīng)成為如今的研究熱點(diǎn)。

最近研究表明碳材料與金屬硫化物的復(fù)合是提高電化學(xué)性能的有效方法，碳組分不僅可以改善金屬硫化物負(fù)極材料的電導(dǎo)率，而且還起到結(jié)構(gòu)緩沖作用，限制其在脫嵌鋰過程中的體積膨脹。然而，傳統(tǒng)金屬硫化物與碳材料的制備步驟往往比較復(fù)雜，耗時(shí)較長，并且制備條件要求苛刻，很難大量生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種Fe₇S₈/C復(fù)合材料的制備方法，采用明膠碳包覆Fe₇S₈制備鋰離子電池負(fù)極電極材料，有效抑制Fe₇S₈單獨(dú)作為鋰離子電池負(fù)極電極材料存在的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種Fe₇S₈/C復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：