[發(fā)明專利]一種FeF3

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110745563.3
• 申請日: 2021-07-01
• 公開（公告）號: CN113241444B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 譚強強;夏青
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院過程工程研究所;廊坊綠色工業(yè)技術(shù)服務(wù)中心
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/58;H01M10/0525;B82Y30/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 邊人洲

本發(fā)明公開了一種FeF₃基復(fù)合正極材料、其制備方法和鋰離子電池。所述復(fù)合正極材料包括FeF₃、Mxene和氮摻雜碳材料。所述方法包括以下步驟：1)配制包含鐵源、調(diào)控劑、氮源和Mxene的混合溶液；2)將所述的混合溶液干燥后，煅燒，得到前驅(qū)體；3)將前驅(qū)體用隔離物包裹，將氟源放置于第一容器中，將上述包裹有隔離物的前驅(qū)體和第一容器分別放置于密閉反應(yīng)器中，加熱處理，得到FeF₃基復(fù)合正極材料；其中，所述調(diào)控劑作為碳源。本發(fā)明引入Mxene及氮摻雜碳材料改善材料電子電導(dǎo)，構(gòu)建氟化鐵復(fù)合正極材料。本發(fā)明提供的鋰離子電池正極材料具有可逆比容量高、倍率性能佳、循環(huán)穩(wěn)定性好的優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于儲能材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及鋰離子電池正極材料，具體涉及一種 FeF₃基復(fù)合正極材料、其制備方法和鋰離子電池。

背景技術(shù)

隨著新能源汽車的大力發(fā)展，鋰離子電池產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進入快速發(fā)展階段。影響鋰離子電池性能的關(guān)鍵材料主要有正極材料、負極材料、電解液等。其中，正極材料是目前限制電池性能的主要因素，同時也是占鋰離子電池成本較高的主要因素，接近40％。

鐵的氟化物具有高比容量、高電壓且自然資源豐富等優(yōu)點，已逐漸成為近年來最受關(guān)注的正極材料之一。但由于金屬氟化物的離子鍵特性，使得其電子電導(dǎo)和離子擴散較差，電化學(xué)性能仍有待進一步改善。

CN202010820328.3公開了一種復(fù)合三氟化鐵正極材料及制備方法和應(yīng)用。所述合成方法包括以下步驟：由碳納米角和Fe(NO₃)₃·9H₂O通過液相合成法合成的FeF₃·0.33H₂O-碳納米角復(fù)合材料，改善FeF₃的導(dǎo)電性不佳的問題。

CN202010443374.6公開了一種鐵基氟化物顆粒及其制備方法和應(yīng)用。所得材料包括多孔八面體碳骨架和分散在多孔八面體碳骨架中的氟化鐵，其制備方法包括以下步驟：1)將鐵鹽和對苯二甲酸分別分散在溶劑中，進行溶劑熱反應(yīng)，得到Fe-MOF；2)將Fe-MOF和NH₄F混合均勻后置于保護氣氛中，進行共熱解反應(yīng)，或者，將Fe-MOF加入含HF溶液的反應(yīng)釜中，并置于液面上方，加熱進行氟化反應(yīng)，得到鐵基氟化物顆粒。該鐵基氟化物顆粒呈多孔八面體狀， FeF₃均勻分布在高度石墨化的三維多孔碳中，電導(dǎo)率高。

Jia Li等通過使用HF氟化Fe₂O₃/C前驅(qū)體的方式，獲得碳包覆的FeF₃材料。所得材料粒徑約60nm，有利于電解液的充分浸潤，在作為鋰離子電池正極材料時，在20mA g^-1電流密度下，首次放電比容量為166.4mAh g^-1，循環(huán)100圈后放電容量為126.3mAh g-1(Li J,FuL,Xu Z,et al.Electrochimica Acta,2018, 281:88-98.)。

但是上述方案得到的電極材料在可逆比容量和循環(huán)性能上均有待提高。

因此，開發(fā)一種性能更加優(yōu)良的鋰離子電池正極材料對于本領(lǐng)域有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種FeF₃基復(fù)合正極材料、其制備方法和鋰離子電池。

為達上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

第一方面，本發(fā)明提供一種FeF₃基復(fù)合正極材料，所述復(fù)合正極材料包括 FeF₃、Mxene和氮摻雜碳材料。