00006mol)聚乙烯吡咯烷酮搅拌至其完全溶解，再在剧烈搅拌下加入2.5毫升(0.044mol)甲酰胺，搅拌5分钟后，在60°C下进行陈化凝胶3小时；
[0044]3)、将所得凝胶于常压60°C下干燥24小时得到前驱体产物；
[0045]4)、将所得的前驱体产物在空气气氛下升温至500°C保温4小时，冷却至室温，得到氧化铁微球负极材料粉体。
[0046]将制得的氧化铁材料一氧化铁微球负极材料如同实验I所述方法进行组装成纽扣电池进行电化学测试，其充放电电压范围为0.01?3.0V。在0.1A g—1循环100次后其可逆容量依旧保持在330mAh g_\其首次放电容量为1126mAh g—1，充电容量为823mAh g'
[0047]实施例4、一种锂离子电池氧化铁微球负极材料的制备方法，依次进行以下步骤:
[0048]I)、称取2.1624克(0.008mol)高氯化铁，溶解于8毫升(0.444mol)去离子水中，搅拌均匀形成橙黄色溶液；
[0049]2)、在搅拌条件下，向步骤I)所得铁盐溶液中加入0.0027mol (约0.1毫升)盐酸，均匀搅拌5分钟，后加入I克(0.0OOlmol)聚乙烯吡咯烷酮搅拌至其完全溶解，再在剧烈搅拌下加入2.5毫升(0.044mol)甲酰胺，搅拌5分钟后，在60°C下进行陈化凝胶3小时；
[0050]3)、将所得凝胶于常压60°C下干燥24小时得到前驱体产物；
[0051]4)、将所得的前驱体产物在空气气氛下升温至500°C保温4小时，冷却至室温，得到氧化铁微球负极材料粉体。
[0052]将制得的氧化铁材料一氧化铁微球负极材料如同实验I所述方法进行组装成纽扣电池进行电化学测试，其充放电电压范围为0.01?3.0V。在0.1A g—1循环100次后其可逆容量依旧保持在208mAh g_\其首次放电容量为1054mAh g—1，充电容量为726mAh g'
[0053]实施例5、一种锂离子电池氧化铁微球负极材料的制备方法，依次进行以下步骤:
[0054]I)、称取2.1624克(0.008mol)高氯化铁，溶解于8毫升(0.444mol)去离子水中，搅拌均匀形成橙黄色溶液；
[0055]2)、在搅拌条件下，向步骤I)所得铁盐溶液中加入0.1毫升(0.0027mol)盐酸，均匀搅拌5分钟，后加入0.6克(0.00006mol)聚乙烯吡咯烷酮搅拌至其完全溶解，再在剧烈搅拌下加入2毫升(0.0352mol)甲酰胺，搅拌5分钟后，在60°C下进行陈化凝胶3小时；
[0056]3)、将所得凝胶于常压60°C下干燥24小时得到前驱体产物；
[0057]4)、将所得的前驱体产物在空气气氛下升温至500°C保温4小时，冷却至室温，得到氧化铁微球负极材料粉体。
[0058]将制得的氧化铁材料一氧化铁微球负极材料如同实验I所述方法进行组装成纽扣电池进行电化学测试，其充放电电压范围为0.01?3.0V。在0.1A g—1循环100次后其可逆容量依旧保持在425mAh g_\其首次放电容量为1285mAh g—1，充电容量为825mAh g'
[0059]实施例6、一种锂离子电池氧化铁微球负极材料的制备方法，依次进行以下步骤:
[0060]I)、称取2.1624克(0.008mol)高氯化铁，溶解于8毫升(0.444mol)去离子水中，搅拌均匀形成橙黄色溶液；
[0061]2)、在搅拌条件下，向步骤I)所得铁盐溶液中加入0.0027mol (约0.1毫升)盐酸，均匀搅拌5分钟，后加入0.6克(0.00006mol)聚乙烯吡咯烷酮搅拌至其完全溶解，再在剧烈搅拌下加入3毫升(0.0528mol)甲酰胺，搅拌5分钟后，在60°C下进行陈化凝胶3小时；
[0062]3)、将所得凝胶于常压60°C下干燥24小时得到前驱体产物；
[0063]4)、将所得的前驱体产物在空气气氛下升温至500°C保温4小时，冷却至室温，得到氧化铁微球负极材料粉体。
[0064]将制得的氧化铁材料一氧化铁微球负极材料如同实验I所述方法进行组装成纽扣电池进行电化学测试，其充放电电压范围为0.01?3.0V。在0.1A g—1循环100次后其可逆容量依旧保持在178mAh g_\其首次放电容量为985mAh g—1，充电容量为616mAh g'
[0065]实施例7、一种锂离子电池氧化铁微球负极材料的制备方法，依次进行以下步骤:
[0066]I)、称取2.1624克(0.008mol)高氯化铁，溶解于8毫升(0.444mol)去离子水中，搅拌均匀形成橙黄色溶液；
[0067]2)、在搅拌条件下，向步骤I)所得铁盐溶液中加入0.0027mol (约0.1毫升)盐酸，均匀搅拌5分钟，后加入0.6克(0.00006mol)聚乙烯吡咯烷酮搅拌至其完全溶解，再在剧烈搅拌下加入2.5毫升(0.044mol)甲酰胺，搅拌5分钟后，在60°C下进行陈化凝胶3小时；
[0068]3)、将所得凝胶于常压60°C下干燥24小时得到前驱体产物；
[0069]4)、将所得的前驱体产物在空气气氛下升温至800°C保温4小时，冷却至室温，得到氧化铁微球负极材料粉体。
[0070]将制得的氧化铁材料一氧化铁微球负极材料如同实验I所述方法进行组装成纽扣电池进行电化学测试，其充放电电压范围为0.01?3.0V。在0.1A g—1循环100次后其可逆容量依旧保持在285mAh g4，其首次放电容量为1068mAh g—1，充电容量为756mAh g'
[0071]对比例1、将聚乙烯吡咯烷酮改成聚环氧乙烷(PEO)(摩尔量不变)，其余等同于实施例I。
[0072]将制得的氧化铁材料一氧化铁微球负极材料如同实验I所述方法进行组装成纽扣电池进行电化学测试:在0.1A g—1循环100次后其可逆容量为340mAh g—1，其首次放电容量为1064mAh g—1，充电容量为762mAh g'
[0073]对比例2-1、将实施例1中的用量由聚乙烯吡咯烷酮0.00006mol改成0.00003mol，其余等同于实施例1。
[0074]将制得的氧化铁材料一氧化铁微球负极材料如同实验I所述方法进行组装成纽扣电池进行电化学测试:在0.1A g—1循环100次后其可逆容量为230mAh g—1，其首次放电容量为充电容量为763mAh g'
[0075]对比例2-2、将实施例1中的用量由聚乙烯吡咯烷酮0.00006mol改成0.00015mol，其余等同于实施例1。
[0076]将制得的氧化铁材料一氧化铁微球负极材料如同实验I所述方法进行组装成纽扣电池进行电化学测试:在0.1A g—1循环100次后其可逆容量为315mAh g—1，其首次放电容量为1002mAh g4，充电容量为789mAh g'
[0077]最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
【主权项】
1.锂离子电池氧化铁微球负极材料的制备方法，其特征是包括以下步骤: 1)、将铁盐溶解于去离子水中，得铁盐溶液；所述去离子水与Fe3+的摩尔比为50?80:1 ; 2)、向步骤I)所得的铁盐溶液中加入酸，所述酸与Fe3+的摩尔比为0.3?1.0:1 ;然后加入聚乙烯吡咯烷酮搅拌，直至聚乙烯吡咯烷酮完全溶解；所述聚乙烯吡咯烷酮与Fe3+的摩尔比为0.005?0.015:1 ； 3)、在剧烈搅拌下加入甲酰胺，搅拌5?10分钟，所述甲酰胺与Fe3+的摩尔比为4?10:1 ;接着于50?70°C下进行陈化凝胶；陈化凝胶时间为2?3小时； 4)、将步骤3)所得的凝胶于常压50?70°C下干燥24小时，得到前驱体产物； 5)、将步骤4)所得的前驱体产物在空气气氛下升温至500?800°C保温4?6小时，冷却至室温，得到氧化铁微球负极材料。2.根据权利要求1所述的锂离子电池氧化铁微球负极材料的制备方法，其特征是: 所述铁盐为高氯化铁；所述酸为盐酸。3.根据权利要求2所述的锂离子电池氧化铁微球负极材料的制备方法，其特征是: 所述去离子水与Fe3+的摩尔比为50?60:1，盐酸与Fe 3+的摩尔比为0.3?0.4:1，聚乙烯吡咯烷酮与Fe3+的摩尔比为0.007?0.008:1 ;甲酰胺与Fe 3+的摩尔比为5.5:1 ； 所述步骤5)中:升温至500°C保温4小时。
【专利摘要】本发明公开了一种锂离子电池氧化铁微球负极材料的制备方法，包括以下步骤：1)、将铁盐溶解于去离子水中，得铁盐溶液；2)、向步骤1)所得的铁盐溶液中加入酸，然后加入聚乙烯吡咯烷酮搅拌，直至聚乙烯吡咯烷酮完全溶解；3)、在剧烈搅拌下加入甲酰胺，接着于50～70℃下进行陈化凝胶；陈化凝胶时间为2～3小时；4)、将步骤3)所得的凝胶于常压50～70℃下干燥24小时，得到前驱体产物；5)、将步骤4)所得的前驱体产物在空气气氛下升温至500～800℃保温4～6小时，冷却至室温，得到氧化铁微球负极材料。采用本发明的方法能解决Fe2O3材料在充放电过程的体积膨胀问题。
【IPC分类】H01M4/62, H01M4/52, H01M4/1391
【公开号】CN104882600
【申请号】CN201510150087
【发明人】郭兴忠, 朱文均, 任静, 王子晨, 杨辉
【申请人】浙江大学
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年3月31日