[发明专利]多孔石墨化碳包覆四氧化三铁纳米纤维制品的制备方法及其在锂离子电池中的应用

摘要

多孔石墨化碳包覆四氧化三铁纳米纤维制品的制备方法及其在锂离子电池中的应用，属材料生产技术领域，将DMF、Fe(acac)3和PAN混合后通过静电纺取得纳米纤维纺丝物。以预氧化加固静电纺丝纳米纤维的形貌，并在氩气气氛中高温煅烧将碳材料进行石墨化，将煅烧的纤维在空气中煅烧制备多孔高导电性的石墨化碳，将铁的化合物转化为铁氧化物，在氩气气氛中煅烧制备多孔石墨化碳包覆四氧化三铁纳米纤维复合物，经扣式电池的组装，多孔石墨化碳包覆四氧化三铁纳米纤维在0.5 A g‑1的电流密度下充放电循环100和200圈后放电容量分别维持在717.2和685.1 mA h g‑1，展现了较高的充放电容量和循环稳定性。

主权项

多孔石墨化碳包覆四氧化三铁纳米纤维制品的制备方法，包括如下步骤：1）将聚丙烯腈、乙酰丙酮铁和N,N‑二甲基甲酰胺混合均匀，取得静电纺丝液；2）将静电纺丝溶液通过静电纺取得静电纺丝纳米纤维；再将静电纺丝纳米纤维通过织造，取得静电纺丝纳米纤维布；3）将静电纺丝纳米纤维布预氧化以固定纤维的形貌；4）将预氧化的纳米纤维在惰性气氛中煅烧，将聚丙烯腈转化为石墨化的C；其特征在于：5）将在惰性气氛中煅烧后的制品继续在空气气氛中煅烧，将铁的化合物将转化为铁氧化物，同时将部分石墨化的碳通过与氧气反应除去，取得多孔石墨化碳包覆铁氧化物纳米纤维制品；6）将多孔石墨化碳包覆铁氧化物纳米纤维制品在氩气气氛中煅烧，取得多孔石墨化碳包覆Fe3O4的纳米纤维制品；所述步骤1）中，所述聚丙烯腈、乙酰丙酮铁与N,N‑二甲基甲酰胺的混合质量比为6～12∶1～7 ∶100，在常温下磁力搅拌12～48 h；所述步骤2）中，所述静电纺中静电纺丝的电压为5～20 kV，接收距离为5～20 cm，静电纺丝针头的内径为0.2～0.5 mm，静电纺丝液的推进速度为0.2～1.5 mL/h；所述步骤4）中，所述的煅烧是在管式炉中进行，将预氧化后的静电纺丝织物放于石英舟中然后置于炉管中部，通入氩气，以3～10℃/min的升温速度，从常温升至800～1200℃，并维持30～200 min进行煅烧。