一种多壳层的多孔石墨碳包覆Fe3O4的负极材料及制备方法与流程

文档序号:23067464发布日期:2020-11-25 17:54阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种多壳层的多孔石墨碳包覆fe3o4的负极材料,其特征在于:所述多壳层的多孔石墨碳包覆fe3o4的负极材料制备方法如下所示:

(1)向乙二醇溶剂中加入质量比为10:30-40:100-220的氯化铁、四丁基溴化铵和尿素,搅拌30-90min,在180-200℃,反应20-40min,沉淀产物置于气氛管式炉中,在氮气氛围中,升温至480-550℃,煅烧2-4h,制备得到花状纳米fe3o4;

(2)向蒸馏水溶剂中加入质量比为100:1.5-2.5的木质素磺酸钠和氢氧化铁,滴加过氧化氢溶液,反应1-3h,透析提纯并干燥,制备得到羟基化木质素磺酸钠;

(3)向蒸馏水溶剂中加入花状纳米fe3o4,超声分散均匀后加入丙烯腈和羟基化木质素磺酸钠,滴加过硫酸钾溶液,加热至65-75℃,反应3-6h,制备得到聚丙烯腈接枝木质素修饰花状纳米fe3o4;

(4)将聚丙烯腈接枝木质素修饰花状纳米fe3o4和氢氧化钾研磨混合均匀,置于气氛管式炉中进行高温碳化和致孔过程,制备得到多壳层的多孔石墨碳包覆fe3o4的负极材料。

2.根据权利要求1所述的一种多壳层的多孔石墨碳包覆fe3o4的负极材料,其特征在于:所述步骤(1)中的气氛管式炉包括煅烧炉,煅烧炉两侧设置有进气管和出气管,进气管与进气阀活动连接,出气管与出气阀活动连接,进气阀和进气阀分别与煅烧坩埚固定连接,煅烧坩埚表面设置有气孔,煅烧坩埚上方设置有顶盖。

3.根据权利要求1所述的一种多壳层的多孔石墨碳包覆fe3o4的负极材料,其特征在于:所述步骤(3)中的花状纳米fe3o4、丙烯腈、羟基化木质素磺酸钠和过硫酸钾的质量比为100:10-20:18-35:0.15-0.3。

4.根据权利要求1所述的一种多壳层的多孔石墨碳包覆fe3o4的负极材料,其特征在于:所述步骤(4)中的聚丙烯腈接枝木质素修饰花状纳米fe3o4和氢氧化钾的质量比10:2-4。

5.根据权利要求1所述的一种多壳层的多孔石墨碳包覆fe3o4的负极材料,其特征在于:所述步骤(4)中的高温碳化和致孔过程为氮气氛围,升温速率为5-10℃/min,升温至250-300℃,保温处理30-60min,再升温至750-850℃,碳化2-3h,使用蒸馏水洗涤碳化产物直至中性,制备得到多壳层的多孔石墨碳包覆fe3o4的负极材料。


技术总结
本发明涉及锂离子电池技术领域,且公开了一种多壳层的多孔石墨碳包覆Fe3O4的负极材料,花状纳米Fe3O4具有更大的比表面积和大量的锂离子脱出和嵌入的活性位点,有效缩短了锂离子的传输路径,花状纳米Fe3O4作为核芯,木质素碳化成多孔石墨碳包覆层,聚丙烯腈碳化形成氮掺杂多孔碳外壳层,形成独特的三维多壳层的多孔石墨碳包覆Fe3O4结构,作为锂离子电池负极活性材料,具有超高的比表面积和丰富的孔隙结构和优异的导电性能,显提高了负极材料的电子导电率和锂离子扩散速率,减少了花状纳米Fe3O4的团聚和堆积,缓解了体积膨胀变化,降低了负极材料的容量衰减,提高了负极材料的比容量和循环稳定性。

技术研发人员:杨永凤
受保护的技术使用者:贵港益乐科技发展有限公司
技术研发日:2020.08.28
技术公布日:2020.11.24
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