[发明专利]一维FeNbO4在审

专利信息
申请号: 202211267089.9 申请日: 2022-10-17
公开(公告)号: CN115557539A 公开(公告)日: 2023-01-03
发明(设计)人: 殷全周;王娟;崔莹雪;杨石榴;连加彪 申请(专利权)人: 江苏大学
主分类号: C01G49/00 分类号: C01G49/00;H01M4/485;H01M10/0525
代理公司: 南京智造力知识产权代理有限公司 32382 代理人: 陈佳佳
地址: 212013 江*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
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【说明书】:

发明属于能量储能及复合纳米材料技术领域,涉及一种一维FeNbO4纳米链材料的制备方法,包括将铁源、铌源和聚苯烯腈各自分散在有机溶剂中搅拌12~36h,然后按体积比1:1:1~5混合后继续搅拌12~36h;混合均匀后的溶液进行静电纺丝;收集的静电纺丝产物于60~80℃干燥6~12h,在空气中煅烧,自然冷却后即可得到一维FeNbO4纳米链。本发明制备方法简单,反应前后无污染且成本较低,所制得的一维FeNbO4纳米链具有较大的比表面积,促进了材料与电解液之间的界面接触,从而减小了电子的传输路径和锂离子的扩散距离。该纳米结构还具有一定的承受充放电过程中的晶体结构变化的能力,兼具锂离子电池的高比容量、优异的倍率性能和出色的循环性能特性,具有应用前景。

技术领域

本发明属于能量储能及复合纳米材料技术领域,涉及电极材料的制备,尤其涉及一种一维FeNbO4纳米链材料的制备方法及储锂应用。

背景技术

随着电动汽车、便携式电子产品和能量存储系统越来越广泛的应用,对锂离子电池提出了更高的性能要求。而电极材料对锂离子电池性能起着决定性的作用,因此,电极材料的发展已经成为必然趋势。目前,实际应用的锂离子电池正极材料性能已经接近其理论比容量。因此,近些年的大多数研究都集中到了锂离子电池负极材料上。在商业化的锂离子电池中,石墨是被应用最多的负极材料。然而,在大电流密度下,石墨的表面可能会析出锂枝晶从而造成一系列安全问题,并且石墨的首效很低,这些已经成为限制更高性能锂离子电池发展的重要阻碍。

最近,具有嵌入型储锂机理的铌基氧化物被认为是获得更高性能锂离子电池的新型负极材料。首先,铌基氧化物具有较高的理论比容量;其次,铌基氧化物通常具有较好的结构稳定性。这些优势都有力地表明铌基氧化物是一种很有前景的负极材料。在各种铌基氧化物中,具有多个氧化还原电对(Nb5+/Nb4+、Nb4+/Nb3+、Fe3+/Fe2+和Fe2+/Fe)的铌酸铁(FeNbO4)具有更高的理论比容量,这是由于从Nb5+离子到Nb3+离子和从Fe3+离子到Fe原子的五电子转移。同时,FeNbO4的晶体结构具有出色的结构稳定性,因此,FeNbO4作为锂离子电池负极材料的电化学性能得到广泛地研究。尽管已经取得了一定的进步,但FeNbO4固有的储锂能力很差,极大地限制了其在实际应用中的性能。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足,本发明的目的是提供一种一维FeNbO4纳米链的制备方法,并将其作为负极材料以获得高可逆比容量、优异倍率性能和出色循环稳定性的锂离子电池。

技术方案

一维FeNbO4纳米链的制备方法,包括如下步骤:

A.将铁源、铌源和聚苯烯腈各自分散在有机溶剂中搅拌12~36h,然后按体积比1:1:1~5混合后继续搅拌12~36h;

B.混合均匀后的溶液进行静电纺丝;

C.收集的静电纺丝产物于60~80℃干燥6~12h,在空气中煅烧,自然冷却后即可得到一维FeNbO4纳米链。

本发明较优公开例中,步骤A中铁源、铌源在有机溶剂中的浓度为0.1~0.5mol L-1,聚苯烯腈(PAN)在有机溶剂中的浓度为0.05~0.15g mL-1

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