[发明专利]一种用于钠离子电池的铁系CuFe2O4材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于钠离子电池的铁系CuFe₂O₄材料的制备方法，属于材料合成及能源技术领域。

背景技术

目前，锂离子电池是发展前景最为明朗的高能电池体系，但随着数码、交通等产业对锂离子电池依赖加剧，有限的锂资源必将面临短缺问题。钠作为常见元素，储量比锂资源高几个数量级，约占地壳的2.64%，而且分布均匀，易于提炼。因此，钠离子电池是一种极有发展潜力的二次电池。常见的钠离子电池正极材料主要有氧化物型如Na_0.7CoO₂、聚阴离子型如NaFePO₄和钠超离子导体材料如Na₃V₂(PO₄)₃等；负极材料主要碳基材料如石油焦、钛基材料如TiO₂和钠合金材料等，而铁酸盐钠离子电池负极尚未有报道。

现有铁系CuFe₂O₄材料的制备方法以固相球磨混合后，再置于高温900～1100℃条件下煅烧制得，这种方法制备的材料理化性质不均匀并且易于团聚，从而不利于其商业化生产。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种用于钠离子电池的铁系CuFe₂O₄材料的制备方法，即采用凝胶-燃烧法一步合成材料，缩短反应时间，提高产品理化性质的均匀性，制备的材料为微纳结构，既可以加快钠离子电子的传输，提高电化学活性；又可以增加材料的稳定性，提高材料的可加工性与储存稳定性。

一种用于钠离子电池的铁系CuFe₂O₄材料的制备方法，具体步骤如下：

（1）将硝酸铜、硝酸铁、助燃剂溶解到去离子水中得到混合溶液，在温度为80~100℃条件下，将混合溶液干燥得到凝胶，然后再加热至200~300 ℃并恒温1~15 min；

（2）将步骤（1）所得产物进行高温煅烧即得用于钠离子电池的铁系CuFe₂O₄材料；

所述步骤（1）中硝酸铜和硝酸铁的摩尔比为1:2，助燃剂与硝酸铜的摩尔比为1:1~1:6；

所述步骤（1）中助燃剂为甘氨酸、柠檬酸、蔗糖、葡萄糖中的一种或任意比多种；

所述步骤（2）中高温煅烧的温度为700~900℃，时间为0.5~5h。

本发明的有益效果：

（1）本发明使用凝胶-燃烧法制备铁系CuFe₂O₄材料，避免了传统方法中固相研磨的操作步骤，有利于加快反应速度，缩短反应时间；

（2）本发明方法制备的电极材料具有多孔微纳结构，其中的纳米结构，既有利于电解液的浸润，又有利于电解材料的电子与钠离子传输从而提高材料的电化学性能；微米结构则增加材料制备、储存的稳定性，在一定程度上降低了生产及储存成本；

（3）本发明CuFe₂O₄电极材料具有较强的循环性能，CuFe₂O₄在200mA/g的高电流密度下循环50次的可逆容量可达到300mAh/g以上。

附图说明

图1 为本发明实施例1 制备的CuFe₂O₄材料的XRD图；

图2为本发明实施例1制备的CuFe₂O₄材料的SEM图；

图3 为本发明实施例1制备的CuFe₂O₄材料的电化学性能图；

图4为本发明实施例2制备的CuFe₂O₄材料的电化学性能图；

图5为本发明实施例3制备的CuFe₂O₄材料的电化学性能图；

图6为本发明实施例4制备的CuFe₂O₄材料的电化学性能图；

图7为本发明实施例5制备的CuFe₂O₄材料的电化学性能图；

图8为对比例的电化学性能图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。