[发明专利]一种柔性自支撑锂离子电池负极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种柔性自支撑锂离子电池负极材料，其特征在于，包括泡沫镍及附着于泡沫镍表面的活性成分Fe₂O₃，所述泡沫镍呈现三维多孔网状骨架结构，所述Fe₂O₃原位生长在泡沫镍表面及三维多孔网状骨架结构的孔道中，并呈纳米“鹿角状”结构，所述纳米Fe₂O₃的表面包覆有煤基石墨烯碳量子点；该柔性自支撑锂离子电池负极材料由以下步骤制备得到：

步骤一、将铁前驱体溶液作为电解液，泡沫镍作为工作电极，铂片作为对电极进行恒电流电沉积，然后将经恒电流电沉积后的泡沫镍烘干后进行煅烧，得到Fe₂O₃自支撑基底；

步骤二、将煤粉加入到浓硝酸溶液中超声分散均匀，然后加热反应得到混合溶液，采用碱性物质将混合溶液的pH调节至中性，再进行离心，得到的上清液经透析后得到截留液，将截留液进行水热还原，得到煤基石墨烯量子点溶液即CGQDs溶液；所述透析采用截留分子量为3500Da的透析袋；

步骤三、将步骤二中得到的CGQDs溶液作为电解液，步骤一中得到的Fe₂O₃自支撑基底作为工作电极，铂片作为对电极进行恒电压电沉积，然后将经恒电压电沉积后的Fe₂O₃自支撑基底烘干，得到CGQDs/Fe₂O₃负极材料。

2.根据权利要求1所述的一种柔性自支撑锂离子电池负极材料，其特征在于，步骤一中所述铁前驱体溶液由FeCl₃∙6H₂O和(NH₄)₂C₂O₄∙H₂O溶解于DMF和H₂O的混合溶液中配制而得，所述FeCl₃∙6H₂O与(NH₄)₂C₂O₄∙H₂O的质量比为（4:3）~（2:1），所述DMF与H₂O的体积比为（0~3）:1。

3.根据权利要求1所述的一种柔性自支撑锂离子电池负极材料，其特征在于，步骤一中所述恒电流电沉积的电流密度为3.3mA/cm²~9.1mA/cm²，时间为20 min~40min。

4.根据权利要求1所述的一种柔性自支撑锂离子电池负极材料，其特征在于，步骤一中所述煅烧在空气气氛的条件下进行，煅烧的温度为450℃~550℃，升温速率为3℃/min ~5℃/min，煅烧的时间为1h~2h。

5.根据权利要求1所述的一种柔性自支撑锂离子电池负极材料，其特征在于，步骤二中所述煤粉为无烟煤煤粉，所述无烟煤煤粉的粒度不超过74μm；所述浓硝酸溶液的浓度为6mol/L，所述煤粉的质量与浓硝酸的体积之比为（0.5~2）：1，煤粉的质量单位为mg，浓硝酸的体积单位为mL。

6.根据权利要求1所述的一种柔性自支撑锂离子电池负极材料，其特征在于，步骤二中所述加热反应的温度为140℃，时间为24h；所述碱性物质为NaHCO₃或Na₂CO₃。

7.根据权利要求1所述的一种柔性自支撑锂离子电池负极材料，其特征在于，步骤二中所述离心的转速在6000rpm以上，离心的时间为15min~30min；所述水热还原的温度为160℃~180℃，时间为5h~8h。

8.根据权利要求1所述的一种柔性自支撑锂离子电池负极材料，其特征在于，步骤三中所述CGQDs溶液的浓度为0.1mg/mL~0.2mg/mL。

9.根据权利要求1所述的一种柔性自支撑锂离子电池负极材料，其特征在于，步骤三中所述恒电压电沉积的电压为6V，时间为10min。