[发明专利]一种锂离子电池用氮掺杂碳包覆三氧化二铁负极材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种锂离子电池用氮掺杂碳包覆三氧化二铁负极材料及其制备方法，是在纳米梭形三氧化二铁的外表面包覆二氧化硅层后作为前驱体，再在二氧化硅层外表面包覆一层导电聚吡咯，最后经退火使聚吡咯碳化、经刻蚀去除二氧化硅夹层，即获得带有夹层空隙结构的氮掺杂碳包覆三氧化二铁负极材料。本发明提供的锂离子电池复合负极材料可在包括室温在内的较大温度范围内保持高的循环容量、优异的循环稳定性和高倍率(大电流密度充放电)性能，具有很好的应用前景。

主权项

1.一种锂离子电池用氮掺杂碳包覆三氧化二铁负极材料的制备方法，其特征在于：/n所述锂离子电池用氮掺杂碳包覆三氧化二铁负极材料，是在纳米梭形三氧化二铁的外表面包覆二氧化硅层后作为前驱体，再在二氧化硅层外表面包覆一层导电聚吡咯，最后经退火使聚吡咯碳化、经刻蚀去除二氧化硅夹层，即获得带有夹层空隙结构的氮掺杂碳包覆三氧化二铁负极材料；所述纳米梭形三氧化二铁的长轴长100～3000nm、短轴长50～1800nm，夹层空隙结构厚5～30nm，氮掺杂碳层为厚20～35nm的无定型石墨；在所述氮掺杂碳包覆三氧化二铁负极材料中氮掺杂碳的质量百分含量为34％～45％；/n所述锂离子电池用氮掺杂碳包覆三氧化二铁负极材料的制备方法，包括如下步骤：/nA、通过溶剂热反应合成纳米梭形三氧化二铁：/n将三氯化铁与磷酸二氢钠或次亚磷酸钠加入水和乙醇的混合液中，获得反应液；在所述反应液中三氯化铁的浓度为0.015～0.02mol/L，磷酸二氢钠或次亚磷酸钠的浓度为0.1～0.5mmol/L；水和乙醇的混合液中，乙醇的体积百分数为0-50％；/n将所述反应液加入反应釜中，98～105℃水热反应48～168h，然后然冷却至室温后，离心、洗涤，即获得纳米梭形三氧化二铁；/nB、将50mg纳米梭形三氧化二铁分散在100mL～200mL由异丙醇和水按体积比4:1构成的混合液中，超声搅拌10～60min，然后在搅拌条件下加入1～5mL氨水和0.1mL～0.6mL正硅酸四乙酯，继续搅拌4～24h，离心、洗涤，即获得梭形前驱体Fe