[发明专利]一种棒状碳酸钴铁复合材料及其应用

摘要

本发明公开了一种棒状碳酸钴铁复合材料，其分子式为Fe_xCo_1-xCO₃，其中0＜x＜1，形貌为棒状，棒宽度2.5±0.5微米，棒长度由x值大小调控；是将铁盐、钴盐按一定配比溶于水，添加一定量的碳酸盐和金属离子络合剂，密封到反应釜中，在一定温度下反应一定时间，经清洗干燥获得。本发明还首次公开了所述棒状碳酸钴铁复合材料在制备锂离子电池负极材料中的应用。经测试本发明的棒状碳酸钴铁复合材料拥有高达1000mAh/g的比容量，是商用负极石墨容量的两至三倍，对开发新型锂离子电池具有重要指导作用。

主权项

一种棒状碳酸钴铁复合材料，其特征在于，所述棒状碳酸钴铁复合材料的分子式为Fe_xCo_1‑xCO₃，其中0＜x＜1，形貌为棒状，棒宽度为2.5±0.5微米，棒长度由x值大小调控，其中x=0.2时棒长7±1微米，x=0.4时棒长8±1微米，x=0.6时棒长5±1微米，x=0.8时棒长3±1微米；所述棒状碳酸钴铁复合材料由如下方法制得：（1）将可溶性铁盐和钴盐分别以0.01～5.00mmol/40mL的量加入蒸馏水中，并且使水中可溶性铁盐与钴盐的摩尔比为x:(1‑x)，其中x值为0＜x＜1，搅拌水溶液至溶液澄清；（2）搅拌条件下向上述溶液中按0.01～10.00mmol/40mL的量添加碳酸盐，然后再持续搅拌10～30min得浑浊溶液；（3）向步骤（2）制得的溶液中搅拌条件下按0.01～5.00mmol/40mL的量添加金属离子络合剂，然后再持续搅拌10～30min；（4）将步骤（3）制备的溶液转移到反应釜中，密封，放到50～200℃烘箱中，反应1～24h；（5）反应结束后，将反应釜冷却至室温；（6）弃去反应釜内的上清液，产物经水、乙醇先后各冲洗3±1遍，再置30～100℃烘箱中烘干5～12h，得到的粉末状产物即为棒状碳酸钴铁复合材料；其中，上述可溶性铁盐是三氯化铁、硝酸铁、硫酸铁、硫酸高铁铵、硫酸亚铁铵、氯化亚铁、硫酸亚铁或醋酸亚铁；上述可溶性钴盐是氯化钴、硝酸钴、硫酸钴、硫酸钴铵或乙酸钴；上述碳酸盐是碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾、碳酸铵或碳酸氢铵；上述金属离子络合剂是三聚磷酸钠、焦磷酸钠、二乙醇胺、三乙醇胺、酒石酸、抗坏血酸、葡萄糖酸钠或海藻酸钠。