[发明专利]铁电极复合材料及其制备方法

摘要

本发明提供一种铁电极复合材料及其制备方法，复合材料包括电化学活性物质和添加剂，电化学活性物质是铁的氧化物或氢氧化物，添加剂包括：高比表面碳粉、NiO或Ni(OH)2、金属硫化物；本发明的铁电极材料是一种不含有毒重金属、稀土金属和稀有贵金属元素的环保、廉价型铁电极复合材料，本复合材料的制备方法具有操作简单、容易控制，效率高、成本低等优势，适合于制作高容量的环保型镍‑铁电池、铁/空气电池、银‑铁电池等的铁负极，利用上述复合材料制备的铁负极的碱性二次电池，实现超级电容与电池“内并式”结合，兼具电池性和电容性的碱性超级电容电池。

主权项

1.一种铁电极复合材料，其特征在于，包括：电化学活性物质和添加剂，电化学活性物质是60‑90wt％铁的氧化物或氢氧化物；添加剂包括：(1)含量为复合材料总重量5‑20wt％的比表面积200‑2500m2/g的高比表面碳粉，包括碳黑、活性炭、碳纳米管、碳纳米纤维、碳气凝胶、石墨烯中的一种或多种；(2)含量为复合材料总重量3‑10wt％的NiO或Ni(OH)2；(3)含量为复合材料总重量2‑10wt％的金属硫化物，包括FeS和NiS两种，或包括FeS和NiS和Bi2S3三种；所述复合材料的制备方法包括如下步骤：步骤1：用纯水按上述复合材料组成物质的重量百分比称取对应量的FeSO4.7H2O、NiSO4.6H2O、NH4NO3、和/或Bi(NO3)3.5H2O配制成金属离子总浓度为0.5‑2mol/L的溶液A，溶液A的pH值控制在2～5；步骤2：用纯水将NaOH和Na2S配制成OH‑浓度为0.2‑2mol/L的碱溶液B；步骤3：将所述高比表面碳粉分次加入不停搅拌的溶液A中，继续搅拌0.5‑1h；步骤4：将步骤3中混合物加热到90‑95℃后，不停搅拌下将碱溶液B以喷淋方式加入，同时不断鼓入空气；步骤5：反应完毕，趁热压滤，并用纯水洗涤至不含硫酸根，收集、烘干滤饼；步骤6：将反应生成复合物滤饼烘干，并在500‑750℃条件下在氮气气氛中还原；步骤7：将还原后的复合物粉碎至过100目筛，即得到铁电极复合材料。