热鼓风干燥箱中在65°C下干燥25h，取出已干燥的前驱体碳包覆Fe2O3纳米颗粒，将其置于研钵中研成细粉，由此制得前驱体碳包覆Fe2O3纳米颗粒待用；
[0047]第二步，碳包覆Fe3O4纳米颗粒粉体的制备:
[0048]将第一步制得的前驱体碳包覆Fe2O3纳米颗粒平铺于方舟中，然后将方舟置于水平管式炉的恒温区，以350mL/min的流量向管式炉内通入惰性气体氖气15min以排除管式炉中的空气，随后调节氖气到50mL/min的流量，以10°C /min的升温速率将管式炉加热至4500C，并在该温度保温4h，反应结束后，持续通入惰性气体氖气直至管式炉冷却至室温，在方舟中得到最终反应产物碳包覆Fe3O4纳米颗粒粉体，待用；
[0049]第三步，碳包覆Fe3O4纳米颗粒锂离子电池负极材料的制备:
[0050]以第二步制得的碳包覆Fe3O4纳米颗粒粉体作为活性材料，碳粉为导电剂，聚偏氟乙烯为粘合剂，并按碳包覆Fe3O4纳米颗粒粉体:碳粉:聚偏氟乙烯=8:1:1的重量比置入研钵中混合、研磨均匀，然后滴入3mL氮甲基吡咯烷酮溶剂研磨至浆状，将浆体均匀涂于铝箔上，而后放入70°C的恒温干燥箱中干燥9h，烘干至恒重后使用压片机在7MPa压力下压成薄片，由此制得碳包覆Fe3O4纳米颗粒锂离子电池负极材料。
[0051]将上述碳包覆Fe3O4纳米颗粒锂离子电池负极材料的制备方法制得的碳包覆Fe 304纳米颗粒锂离子电池负极材料用来组装半电池，具体操作方法是:将制得的碳包覆Fe3O4纳米颗粒锂离子电池负极材料用来作为锂离子电池负极极片与将5mL浓度为lmol/L的六氟磷酸锂(LiPF6)水溶液加入5mL体积比为1:1:1的碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯的混合体中制成电解液和金属锂片辅助电极，采用微孔聚丙烯膜做隔膜，在充满氩气，湿度小于4%的手套箱中进行电池组装，由此将碳包覆Fe3O4纳米颗粒锂离子电池负极材料的锂离子电池负极极片作为工作电极与浸满上述电解液的微孔聚丙烯隔膜和金属锂片辅助电极组装成扣式CR2025半电池。
[0052]实施例3
[0053]第一步，前驱体碳包覆Fe2O3纳米颗粒的制备:
[0054]称取需要量的六水合氯化铁(FeCl3.6Η20)与柠檬酸(C6H8O7)并溶于去离子水中，配制成氯化铁与柠檬酸的混合溶液，使混合溶液中氯化铁(FeCl3)的浓度控制在5mol/L，柠檬酸中碳原子与氯化铁中铁原子的摩尔百分比为40:1，使用磁力搅拌机以4001'/1^11的转速搅拌混合溶液60min，然后将混合溶液超声分散60min，得到二者混合均匀的澄清混合溶液，将该澄清混合溶液转移到以聚四氟乙烯为衬底的反应釜中，将反应釜置于烘箱中，在250°C下保温15h，而后将该反应釜随烘箱自然冷却到室温，取出反应后的混合溶液，将其置于离心机中以12000r/min的转速离心10次，得到前驱体碳包覆Fe2O3，将其置于电热鼓风干燥箱中在90°C下干燥40h，取出已干燥的前驱体碳包覆Fe2O3纳米颗粒，将其置于研钵中研成细粉，由此制得前驱体碳包覆Fe2O3纳米颗粒待用；
[0055]第二步，碳包覆Fe3O4纳米颗粒粉体的制备:
[0056]将第一步制得的前驱体碳包覆Fe2O3纳米颗粒平铺于方舟中，然后将方舟置于水平管式炉的恒温区，以500mL/min的流量向管式炉内通入惰性气体氖气20min以排除管式炉中的空气，随后调节氖气到lOOmL/min的流量，以20°C /min的升温速率将管式炉加热至7000C，并在该温度保温7h，反应结束后，持续通入惰性气体氖气直至管式炉冷却至室温，在方舟中得到最终反应产物碳包覆Fe3O4纳米颗粒粉体，待用；
[0057]第三步，碳包覆Fe3O4纳米颗粒锂离子电池负极材料的制备:
[0058]以第二步制得的碳包覆Fe3O4纳米颗粒粉体作为活性材料，碳粉为导电剂，聚偏氟乙烯为粘合剂，并按碳包覆Fe3O4纳米颗粒粉体:碳粉:聚偏氟乙烯=8:1:1的重量比置入研钵中混合、研磨均匀，然后滴入5mL氮甲基吡咯烷酮溶剂研磨至浆状，将浆体均匀涂于铝箔上，而后放入80°C的恒温干燥箱中干燥12h，烘干至恒重后使用压片机在1MPa压力下压成薄片，由此制得碳包覆Fe3O4纳米颗粒锂离子电池负极材料。
[0059]将上述碳包覆Fe3O4纳米颗粒锂离子电池负极材料的制备方法制得的碳包覆Fe 304纳米颗粒锂离子电池负极材料用来组装半电池，具体操作方法是:将制得的碳包覆Fe3O4纳米颗粒锂离子电池负极材料用来作为锂离子电池负极极片与将1mL浓度为lmol/L的六氟磷酸锂(LiPF6)水溶液加入1mL体积比为1:1:1的碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯的混合体中制成电解液和金属锂片辅助电极，采用微孔聚丙烯膜做隔膜，在充满氩气，湿度小于4%的手套箱中进行电池组装，由此将碳包覆Fe3O4纳米颗粒锂离子电池负极材料的锂离子电池负极极片作为工作电极与浸满上述电解液的微孔聚丙烯隔膜和金属锂片辅助电极组装成扣式CR2025半电池。
[0060]上述实施例中所涉及的原材料均通过商购获得，所用的设备和工艺均是本技术领域的技术人员所熟知的。
【主权项】
1.碳包覆Fe3O4纳米颗粒锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于:是一种通过水热法及高温煅烧工艺制备碳包覆Fe3O4纳米颗粒锂离子电池负极材料的方法，具体步骤如下: 第一步，前驱体碳包覆Fe2O3纳米颗粒的制备: 称取需要量的六水合氯化铁(FeCl3.6Η20)与柠檬酸(C6H8O7)并溶于去离子水中，配制成氯化铁与柠檬酸的混合溶液，使混合溶液中氯化铁(FeCl3)的浓度控制在0.005?5mol/L，柠檬酸中碳原子与氯化铁中铁原子的摩尔百分比为I?40:1，使用磁力搅拌机以100?400r/min的转速搅拌混合溶液15?60min，然后将混合溶液超声分散15?60min，得到二者混合均匀的澄清混合溶液，将该澄清混合溶液转移到以聚四氟乙烯为衬底的反应釜中，将反应釜置于烘箱中，在150?250°C下保温I?15h，而后将该反应釜随烘箱自然冷却到室温，取出反应后的混合溶液，将其置于离心机中以5000?12000r/min的转速离心I?10次，得到前驱体碳包覆Fe2O3，将其置于电热鼓风干燥箱中在40?90°C下干燥10?40h，取出已干燥的前驱体碳包覆Fe2O3纳米颗粒，将其置于研钵中研成细粉，由此制得前驱体碳包覆Fe2O3纳米颗粒待用； 第二步，碳包覆Fe3O4纳米颗粒粉体的制备: 将第一步制得的前驱体碳包覆Fe2O3纳米颗粒平铺于方舟中，然后将方舟置于水平管式炉的恒温区，以200?500mL/min的流量向管式炉内通入惰性气体氖气10?20min以排除管式炉中的空气，随后调节氖气到10?100mL/min的流量，以I?20°C /min的升温速率将管式炉加热至200?700°C，并在该温度保温0.5?7h，反应结束后，持续通入惰性气体氖气直至管式炉冷却至室温，在方舟中得到最终反应产物碳包覆Fe3O4纳米颗粒粉体，待用； 第三步，碳包覆Fe3O4纳米颗粒锂离子电池负极材料的制备: 以第二步制得的碳包覆Fe3O4纳米颗粒粉体作为活性材料，碳粉为导电剂，聚偏氟乙烯为粘合剂，并按碳包覆Fe3O4纳米颗粒粉体:碳粉:聚偏氟乙烯=8:1:1的重量比置入研钵中混合、研磨均匀，然后滴入I?5mL氮甲基吡咯烷酮溶剂研磨至浆状，将浆体均匀涂于铝箔上，而后放入60?80°C的恒温干燥箱中干燥6?12h，烘干至恒重后使用压片机在5?1MPa压力下压成薄片，由此制得碳包覆Fe3O4纳米颗粒锂离子电池负极材料。2.权利要求1所述碳包覆Fe304纳米颗粒锂离子电池负极材料的制备方法制得的碳包覆Fe3O4纳米颗粒锂离子电池负极材料的应用，其特征在于:是用其组装半电池，具体操作方法是:将制得的碳包覆Fe3O4纳米颗粒锂离子电池负极材料用来作为锂离子电池负极极片与将I?1mL浓度为lmol/L的六氟磷酸锂(LiPF6)水溶液加入I?1mL体积比为1:1:1的碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯的混合体中制成电解液和金属锂片辅助电极，采用微孔聚丙烯膜做隔膜，在充满氩气，湿度小于4%的手套箱中进行电池组装，由此将碳包覆Fe3O4纳米颗粒锂离子电池负极材料的锂离子电池负极极片作为工作电极与浸满上述电解液的微孔聚丙烯隔膜和金属锂片辅助电极组装成扣式CR2025半电池。
【专利摘要】本发明碳包覆Fe3O4纳米颗粒锂离子电池负极材料制备方法及其应用，涉及由基于氧化物活性材料组成的用于锂蓄电池的电极，制备方法是一种通过水热法及高温煅烧工艺制备碳包覆Fe3O4纳米颗粒锂离子电池负极材料的方法，步骤是：前驱体碳包覆Fe2O3纳米颗粒的制备，碳包覆Fe3O4纳米颗粒粉体的制备，碳包覆Fe3O4纳米颗粒锂离子电池负极材料的制备；应用是用其作为锂离子电池负极极片组装半电池。本发明克服了现有技术中制得的碳包覆Fe3O4颗粒的粒径较大，难以控制其微观形貌和结构，用其制备的锂离子电池负极材料电化学性能不佳，制备工艺复杂和生产成本高的缺陷。
【IPC分类】H01M10/0525, H01M4/52, H01M4/139, B82Y40/00
【公开号】CN104993126
【申请号】CN201510451488
【发明人】李乐, 李海鹏, 张永光, 陈贵锋, 韦亚琼, 杨宁, 江颖, 徐倩, 田晶
【申请人】河北工业大学
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年7月28日