[发明专利]一种锂电池负极材料及其制备工艺

说明书

本发明公开一种锂电池负极材料，由如下重量份原料制成：10‑15份硝酸锌，20‑30份硝酸铁，350‑400份去离子水，45‑60份尿素，20‑30份氟化钠，150‑200份聚四氟乙烯；本发明还公开了一种锂电池负极材料的制备工艺；将硝酸锌和硝酸铁混合均匀，加入去离子水中，35‑40℃水浴加热，以120r/min的转速磁力搅拌，直至完全溶解，制得混合液A，之后向混合液A中加入尿素和氟化钠，升温至60‑65℃，继续搅拌20‑25min，制得混合液B；纳米铁酸锌能够包覆在改性石墨烯粉末表面，改性石墨烯能够在纳米铁酸锌粒子间架设碳通道，进一步促进离子和电子的传递，而且能够限制纳米铁酸锌在放电过程中重新排列形成固体电解质膜。

技术领域

本发明属于锂电池技术领域，具体为一种锂电池负极材料及其制备工艺。

背景技术

锂电池，因其较高的工作电压和比能量、快速充放电和较高的安全性能等，而被作为一种市场前景广阔和发展迅速的常用储能设备，在日常生活生产中有着十分广泛的应用。如何提高锂电池的容量和稳定性，是一个亟待解决的重要问题。

负极材料作为锂离子的受体，在锂的脱嵌过程中必须保持良好的结构、良好的化学稳定性、较高的电子导电率和锂离子导电率，同时负极材料应具备成本低廉和对环境友好的特点。目前商业化应用的负极材料几乎均为碳基材料，然而此类碳基材料还存在诸多不足和缺点，因此，一些新的非碳负极材料越来越受到研究者的关注。

中国发明专利CN109755471A公开了一种基于铁酸锂的锂电池负极材料及其制备方法和应用，属于锂离子电池电极材料的制备及应用领域。该基于铁酸锂的锂电池负极材料，包括铁酸锂，所述的铁酸锂的化学式为Li₂Fe₃O₅，其形貌为八面体结构颗粒，粒径为0.2～10μm。还包括导电碳、粘结剂和溶剂。其制备方法为：将各个物质混合后，搅拌得到。用该负极材料可以制备锂电池。本方法以八面体结构的铁酸锂材料为基础制备的锂离子负极材料，不仅提高了导电性，而且缓解了锂离子在嵌入和脱出的过程中巨大的体积变化，提髙了锂离子负极材料的电化学稳定性，可以极大的改进石墨作为传统锂离子电池负极材料的较低的理论比容量，解决了锂离子电池较低比容量这一发展障碍。

发明内容

为了克服上述的技术问题，本发明提供一种锂电池负极材料及其制备工艺。

本发明所要解决的技术问题：

纳米铁酸锌作为锂电池负极材料，能够缩短锂离子的扩散距离，进而提高其电化学能力，但是其作为负极材料与电解液多次接触能够形成固体电解质膜。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种锂电池负极材料，由如下重量份原料制成：10-15份硝酸锌，20-30份硝酸铁，350-400份去离子水，45-60份尿素，20-30份氟化钠，150-200份聚四氟乙烯；

该锂电池负极材料由如下方法制成：

第一步、将硝酸锌和硝酸铁混合均匀，加入去离子水中，35-40℃水浴加热，以120r/min的转速磁力搅拌，直至完全溶解，制得混合液A，之后向混合液A中加入尿素和氟化钠，升温至60-65℃，继续搅拌20-25min，制得混合液B；

第二步、将第一步制得的混合液B转移至反应釜中，加入聚四氟乙烯，磁力搅拌30min后升温至130-140℃，在此温度下反应8-10h，反应结束后降温至30℃，取出，分别用去离子水和无水乙醇离心三次，控制离心速率为8000r/min，之后真空干燥4h，控制真空度为-0.10MPa，温度为75-80℃，制得粗产物，之后将粗产物在600-620℃下煅烧5h，制得产物A；

第三步、将制得的产物A和改性石墨烯粉末混合加入去离子水中，超声并磁力搅拌30min，制得混合液B，将混合液B转移反应釜中，水热处理，之后抽滤，将滤饼在80℃下干燥5h，研磨，制得所述锂电池负极材料。