[发明专利]一种PEDOT@β-FeOOH/rGO阵列型锂离子电池负极材料的制备方法

说明书

一种PEDOT@β‑FeOOH/rGO阵列型锂离子电池负极材料的制备方法，将氧化石墨烯分散在去离子水中得悬浊液A；将可溶性铁盐、3,4‑乙烯二氧噻吩(EDOT)加入悬浊液中充分混合得悬浊液B；将悬浊液B倒入均相水热反应釜中，然后密封反应釜，将其放入均相水热反应仪中水热反应后自然冷却到室温得产物C；将产物C用分别水洗、醇洗，将洗涤后的产物分散在水中得产物D；将产物D冷冻干燥得到PEDOT@β‑FeOOH/rGO自组装百叶阵列型锂离子电池负极材料。还原氧化石墨烯导电性好，具有较大的比表面积和较多的表面官能团，铁氧化物与石墨烯复合，将显著提高铁氧化物的分散性，避免团聚。同时采用导电聚合物PEDOT对其进行包覆，对形貌进行自组装调控，进一步改善产物的电化学性能。

技术领域

本发明属于电化学技术领域，具体涉及一种PEDOT包覆β-FeOOH/rGO阵列型锂离子电池负极材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池负极材料是锂离子电池的重要组成部分,负极材料的组成和结构对锂离子电池的电化学性能具有决定性的影响。过渡金属复合物大多具有较高的理论比容量，放电电位平台约在1.0～2.0V之间；作为锂离子电池负极材料，过渡金属复合物的的反应机理不同于石墨材料的嵌脱锂反应或Sn、Si类材料的合金化反应,而是一种可逆的氧化还原反应。

由于铁的天然丰度和无毒性，铁基过渡金属氧化物材料一直是锂离子电池(LIB)电极的有希望的负极材料。β--FeOOH是铁氧化物中重要的组成部分，由于其高容量(>1200mAh/g)、丰富的自然资源、无毒性和低成本，也被认为是新一代负极材料的有希望的候选物，但它也同其他过渡金属氧化物一样，存在导电性差、体积膨胀大等缺点。针对其主要缺点，我们将其与高导电性的材料复合或电极设计来改善它们的电化学循环性能。还原氧化石墨烯导电性好，具有较大的比表面积和较多的表面官能团，铁氧化物与石墨烯复合，将显著提高铁氧化物的分散性，避免团聚。PEDOT作为一种导电聚合物，具有电导率高，化学稳定性高等优点。因此本课题通过将导电性好的石墨烯作为充放电过程中的支撑材料，与β-FeOOH复合提高其导电性及结构稳定性，同时采用导电聚合物PEDOT对其进行包覆，对形貌进行自组装调控，进一步改善产物的电化学性能。张萌等人(Journal of Alloys andCompounds,2015,648，134-138)以氯化铁和尿素为反应物在80℃水热条件下反应4h得到FeOOH，材料导电性较差，比容量有待进一步提高；翟彦俊等人(Journal of PowerSources,2016,327，423-431)以氯化铁和硝酸铈为原料，PVP等为表面活性剂，在FeOOH上掺杂Ce来提高材料的循环性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过片层rGO支撑、导电聚合物PEDOT包覆而提高β-FeOOH材料的结构稳定性和导电性、改善电化学性能的PEDOT@β-FeOOH/rGO阵列型锂离子电池负极材料的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

1)将市售的氧化石墨烯分散在25～50mL去离子水中配置成1～5mg/mL的溶液，然后采用超声发生器形成分散均匀的氧化石墨烯悬浊液A；

2)将分析纯的可溶性铁盐加入到上述悬浊液A中，在搅拌条件下滴加0.01～0.05mLEDOT，后充分搅拌使铁盐溶解、EDOT均匀分散，配置成铁盐和氧化石墨烯、EDOT的混合溶液，其中铁盐的浓度为0.05～0.5mol/L，然后将混合溶液采用超声发生器分散得悬浊液B；

3)将上述制备的悬浊液B倒入均相水热反应釜聚四氟乙烯内衬中，然后密封反应釜，后将其放入均相水热反应仪中在50～150℃进行水热反应，反应结束后自然冷却到室温得产物C；

4)将产物C用分别水洗、醇洗，将洗涤后的产物分散在水中得产物D；