CN110357168A - 一种锂离子电池负极材料的制备方法 - Google Patents
一种锂离子电池负极材料的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110357168A CN110357168A CN201910396339.0A CN201910396339A CN110357168A CN 110357168 A CN110357168 A CN 110357168A CN 201910396339 A CN201910396339 A CN 201910396339A CN 110357168 A CN110357168 A CN 110357168A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lithium ion
- ion battery
- battery negative
- methenamine
- negative material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 25
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 25
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 19
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 52
- 235000010299 hexamethylene tetramine Nutrition 0.000 claims abstract description 32
- VKYKSIONXSXAKP-UHFFFAOYSA-N hexamethylenetetramine Chemical compound C1N(C2)CN3CN1CN2C3 VKYKSIONXSXAKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 32
- 229960004011 methenamine Drugs 0.000 claims abstract description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 30
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 31
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 30
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 30
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 19
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 8
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 3
- 238000013019 agitation Methods 0.000 claims description 2
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 2
- 239000012265 solid product Substances 0.000 claims description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims 1
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N ferrosoferric oxide Chemical compound O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 23
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract description 3
- 238000003837 high-temperature calcination Methods 0.000 abstract description 2
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 abstract 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 55
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 33
- VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N iron(3+);trinitrate Chemical compound [Fe+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 26
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 24
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 22
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 22
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 12
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 12
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- MVFCKEFYUDZOCX-UHFFFAOYSA-N iron(2+);dinitrate Chemical compound [Fe+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O MVFCKEFYUDZOCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 12
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 12
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 12
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 12
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 12
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 12
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 12
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 12
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 12
- 239000006247 magnetic powder Substances 0.000 description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000002242 deionisation method Methods 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 5
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 4
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 4
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 2
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000011001 backwashing Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G49/00—Compounds of iron
- C01G49/02—Oxides; Hydroxides
- C01G49/08—Ferroso-ferric oxide [Fe3O4]
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G49/00—Compounds of iron
- C01G49/12—Sulfides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/362—Composites
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
- H01M4/525—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
- H01M4/581—Chalcogenides or intercalation compounds thereof
- H01M4/5815—Sulfides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/30—Particle morphology extending in three dimensions
- C01P2004/41—Particle morphology extending in three dimensions octahedron-like
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/80—Particles consisting of a mixture of two or more inorganic phases
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
本发明公开了一种锂离子电池负极材料的制备方法,该方法以九水硝酸铁、乌洛托品及升华硫为原料,通过一步水热合成及高温煅烧制备出复合型的锂离子电池负极(Fe3O4@FeS)。本发明的方法原料来源丰富,对环境友好;得到的Fe3O4/FeS性能优于Fe3O4/C复合或FeS/C复合材料的性能。
Description
技术领域
本发明的技术方案涉及能源存储领域,具体涉及一种锂离子电池负极材料的制备方法。
背景技术
面对当今世界的能源危机和环境污染,开发绿色可再生能源成为全球社会的共识。太阳能、风能、地热能等清洁可再生能源受时间和环境影响,不能连续供能。从而需要发展简单高效的能源转换和存储装置,通过削峰填谷,实现可再生能源的有效利用。锂离子电池就是一个很好的选择。锂离子电池因为具有高能量密度、长循环寿命、高倍率性能、环境友好及无记忆效应等优点,是目前应用最广泛的电池之一。
目前,商业化的锂离子电池负极材料主要为石墨,石墨循环稳定性良好,但其比容量较低(理论比容量仅为372mAh·g-1),无法满足人们对高功率密度和高能量密度锂离子电池的要求。因此,需要开发高比容量、高循环稳定性和高倍率性能的负极材料,以替代现有的石墨负极。
Fe、O和S在自然界广泛存在,价格低廉,对环境友好,FeS理论比容量为609mAh·g-1,Fe3O4理论容量高达924mAh·g-1,均远远高于石墨负极的理论比容量,所以,Fe3O4和FeS均是理想的锂离子电池负极材料。Fe3O4活性物质在电极反应过程中,存在体积变化以及严重的团聚现象,导致电池在充放电过程中电压滞后大,循环稳定性差。为了改善Fe3O4的循环稳定性,通常将Fe3O4纳米化,或制备Fe3O4与C的复合材料,这在一定程度上提高了负极材料的可逆容量以及循环寿命。
同样,单纯FeS负极材料循环稳定性较差,经过几次循环后,放电容量衰减到300mAh·g-1左右。为了改善FeS的循环稳定性,研究人员通常通过控制FeS的尺寸在纳米级,或者采用石墨烯与FeS复合。上述技术都能提高FeS的循环性能。
发明内容
针对现有技术存在的问题,本发明提供一种锂离子电池负极材料的制备方法,通过该方法制备的锂离子电池负极材料具有非常好的电化学性能。
为了实现上述目的,本发明所采用以下技术方案。
一种锂离子电池负极材料的制备方法,包括如下步骤:
(1)将Fe(NO3)3溶于一定体积的水中,得到Fe(NO3)3的水溶液;
(2)将乌洛托品溶于一定体积的水中,得到乌洛托品的水溶液;
(3)在搅拌条件下,将Fe(NO3)3的水溶液缓慢滴加到乌洛托品的水溶液中,得到混合溶液;
(4)在混合溶液中加入升华硫,进行超声处理,然后倒入反应釜中,在140~200℃下进行水热反应;
(5)分离出水热反应得到的固态产物,洗涤并烘干,然后在惰性气体的保护下,在500~600℃下煅烧一段时间,得到黑色磁性物质,即所述的锂离子电池负极材料。
优选的,步骤(4)中溶剂可以是去离子水、乙醇、N,N-二甲基甲酰胺或乙二醇。
优选的,步骤(4)的水热反应的时间为10h。
优选的,步骤(4)的反应釜为带聚四氟乙烯内衬的高温高压反应釜。
优选的,步骤(5)的煅烧时间为3h。
上述方法以硝酸铁、乌洛托品和升华硫为原料,通过水热合成及高温煅烧制备出复合型的锂离子电池负极材料(Fe3O4/FeS)。Fe3O4/FeS与Super P、PVDF、N-甲基吡咯烷酮按比例混合后,涂布到铜箔上,在80℃下干燥12小时;然后切片,再在80℃下干燥4小时,即得到锂离子电池负极极片。
本发明的有益效果:本发明的方法原料来源丰富,对环境友好;得到的Fe3O4/FeS性能优于Fe3O4/C复合或FeS/C复合材料的性能。
附图说明
图1为采用本发明方法制备的Fe3O4/FeS和标准Fe3O4以及FeS的XRD图。
图2为采用本发明方法制备的Fe3O4/FeS的SEM图。
图3为采用本发明方法制备的Fe3O4/FeS的EDS图。
图4为采用本发明方法制备的Fe3O4/FeS用作锂离子电池负极材料的充放电测试数据。
具体实施方式
实施例1:
将0.5g九水硝酸铁溶解在10ml去离子水中,将0.7g乌洛托品溶解在10ml去离子水中,一边搅拌,一边将硝酸铁溶液缓慢滴加到乌洛托品溶液中。称取0.01g的升华硫加入混合溶液中,然后在混合溶液中补加10mL去离子水,超声20分钟后倒入到带聚四氟乙烯为内衬的不锈钢高温高压反应釜中。将反应釜放入室温下的水热鼓风烘箱中,缓慢升温至160℃后保温10h。待反应釜冷却至室温后取出,将釜中的产物通过抽滤洗涤的方法反复洗涤至中性,后将产物转移至坩埚中,并放入温度为60℃的干燥烘箱中干燥12h备用。将烘干后的产物放入到高温炉中,在氮气气氛的保护下,以5℃/min的升温速率升温至500℃后恒温3h。待高温炉自然降温至室温后,取出产物放入到玛瑙研钵中研磨。最终得到的产物为黑色磁性粉末。
实施例2:
将0.25g九水硝酸铁溶解在10ml去离子水中,将0.7g乌洛托品溶解在10ml去离子水中,一边搅拌,一边将硝酸铁溶液缓慢滴加到乌洛托品溶液中。称取0.01g的升华硫加入混合溶液中,然后在混合溶液中补加10mL去离子水,超声20分钟后倒入到带聚四氟乙烯为内衬的不锈钢高温高压反应釜中。将反应釜放入室温下的水热鼓风烘箱中,缓慢升温至160℃后保温10h。待反应釜冷却至室温后取出,将釜中的产物通过抽滤洗涤的方法反复洗涤至中性,后将产物转移至坩埚中,并放入温度为60℃的干燥烘箱中干燥12h备用。将烘干后的产物放入到高温炉中,在氮气气氛的保护下,以5℃/min的升温速率升温至500℃后恒温3h。待高温炉自然降温至室温后,取出产物放入到玛瑙研钵中研磨。最终得到的产物为黑色磁性粉末。
实施例3:
将0.3g九水硝酸铁溶解在10ml去离子水中,将0.7g乌洛托品溶解在10ml去离子水中,一边搅拌,一边将硝酸铁溶液缓慢滴加到乌洛托品溶液中。称取0.01g的升华硫加入混合溶液中,然后在混合溶液中补加10mL去离子水,超声20分钟后倒入到带聚四氟乙烯为内衬的不锈钢高温高压反应釜中。将反应釜放入室温下的水热鼓风烘箱中,缓慢升温至160℃后保温10h。待反应釜冷却至室温后取出,将釜中的产物通过抽滤洗涤的方法反复洗涤至中性,后将产物转移至坩埚中,并放入温度为60℃的干燥烘箱中干燥12h备用。将烘干后的产物放入到高温炉中,在氮气气氛的保护下,以5℃/min的升温速率升温至500℃后恒温3h。待高温炉自然降温至室温后,取出产物放入到玛瑙研钵中研磨。最终得到的产物为黑色磁性粉末。
实施例4:
将0.35g九水硝酸铁溶解在10ml去离子水中,将0.7g乌洛托品溶解在10ml去离子水中,一边搅拌,一边将硝酸铁溶液缓慢滴加到乌洛托品溶液中。称取0.01g的升华硫加入混合溶液中,然后在混合溶液中补加10mL去离子水,超声20分钟后倒入到带聚四氟乙烯为内衬的不锈钢高温高压反应釜中。将反应釜放入室温下的水热鼓风烘箱中,缓慢升温至160℃后保温10h。待反应釜冷却至室温后取出,将釜中的产物通过抽滤洗涤的方法反复洗涤至中性,后将产物转移至坩埚中,并放入温度为60℃的干燥烘箱中干燥12h备用。将烘干后的产物放入到高温炉中,在氮气气氛的保护下,以5℃/min的升温速率升温至500℃后恒温3h。待高温炉自然降温至室温后,取出产物放入到玛瑙研钵中研磨。最终得到的产物为黑色磁性粉末。
实施例5:
将0.4g九水硝酸铁溶解在10ml去离子水中,将0.7g乌洛托品溶解在10ml去离子水中,一边搅拌,一边将硝酸铁溶液缓慢滴加到乌洛托品溶液中。称取0.01g的升华硫加入混合溶液中,然后在混合溶液中补加10mL去离子水,超声20分钟后倒入到带聚四氟乙烯为内衬的不锈钢高温高压反应釜中。将反应釜放入室温下的水热鼓风烘箱中,缓慢升温至160℃后保温10h。待反应釜冷却至室温后取出,将釜中的产物通过抽滤洗涤的方法反复洗涤至中性,后将产物转移至坩埚中,并放入温度为60℃的干燥烘箱中干燥12h备用。将烘干后的产物放入到高温炉中,在氮气气氛的保护下,以5℃/min的升温速率升温至500℃后恒温3h。待高温炉自然降温至室温后,取出产物放入到玛瑙研钵中研磨。最终得到的产物为黑色磁性粉末。
实施例6:
将0.45g九水硝酸铁溶解在10ml去离子水中,将0.7g乌洛托品溶解在10ml去离子水中,一边搅拌,一边将硝酸铁溶液缓慢滴加到乌洛托品溶液中。称取0.01g的升华硫加入混合溶液中,然后在混合溶液中补加10mL去离子水,超声20分钟后倒入到带聚四氟乙烯为内衬的不锈钢高温高压反应釜中。将反应釜放入室温下的水热鼓风烘箱中,缓慢升温至160℃后保温10h。待反应釜冷却至室温后取出,将釜中的产物通过抽滤洗涤的方法反复洗涤至中性,后将产物转移至坩埚中,并放入温度为60℃的干燥烘箱中干燥12h备用。将烘干后的产物放入到高温炉中,在氮气气氛的保护下,以5℃/min的升温速率升温至500℃后恒温3h。待高温炉自然降温至室温后,取出产物放入到玛瑙研钵中研磨。最终得到的产物为黑色磁性粉末。
实施例7:
将0.55g九水硝酸铁溶解在10ml去离子水中,将0.7g乌洛托品溶解在10ml去离子水中,一边搅拌,一边将硝酸铁溶液缓慢滴加到乌洛托品溶液中。称取0.01g的升华硫加入混合溶液中,然后在混合溶液中补加10mL去离子水,超声20分钟后倒入到带聚四氟乙烯为内衬的不锈钢高温高压反应釜中。将反应釜放入室温下的水热鼓风烘箱中,缓慢升温至160℃后保温10h。待反应釜冷却至室温后取出,将釜中的产物通过抽滤洗涤的方法反复洗涤至中性,后将产物转移至坩埚中,并放入温度为60℃的干燥烘箱中干燥12h备用。将烘干后的产物放入到高温炉中,在氮气气氛的保护下,以5℃/min的升温速率升温至500℃后恒温3h。待高温炉自然降温至室温后,取出产物放入到玛瑙研钵中研磨。最终得到的产物为黑色磁性粉末。
实施例8:
将0.6g九水硝酸铁溶解在10ml去离子水中,将0.7g乌洛托品溶解在10ml去离子水中,一边搅拌,一边将硝酸铁溶液缓慢滴加到乌洛托品溶液中。称取0.01g的升华硫加入混合溶液中,然后在混合溶液中补加10mL去离子水,超声20分钟后倒入到带聚四氟乙烯为内衬的不锈钢高温高压反应釜中。将反应釜放入室温下的水热鼓风烘箱中,缓慢升温至160℃后保温10h。待反应釜冷却至室温后取出,将釜中的产物通过抽滤洗涤的方法反复洗涤至中性,后将产物转移至坩埚中,并放入温度为60℃的干燥烘箱中干燥12h备用。将烘干后的产物放入到高温炉中,在氮气气氛的保护下,以5℃/min的升温速率升温至500℃后恒温3h。待高温炉自然降温至室温后,取出产物放入到玛瑙研钵中研磨。最终得到的产物为黑色磁性粉末。
实施例9:
将0.65g九水硝酸铁溶解在10ml去离子水中,将0.7g乌洛托品溶解在10ml去离子水中,一边搅拌,一边将硝酸铁溶液缓慢滴加到乌洛托品溶液中。称取0.01g的升华硫加入混合溶液中,然后在混合溶液中补加10mL去离子水,超声20分钟后倒入到带聚四氟乙烯为内衬的不锈钢高温高压反应釜中。将反应釜放入室温下的水热鼓风烘箱中,缓慢升温至160℃后保温10h。待反应釜冷却至室温后取出,将釜中的产物通过抽滤洗涤的方法反复洗涤至中性,后将产物转移至坩埚中,并放入温度为60℃的干燥烘箱中干燥12h备用。将烘干后的产物放入到高温炉中,在氮气气氛的保护下,以5℃/min的升温速率升温至500℃后恒温3h。待高温炉自然降温至室温后,取出产物放入到玛瑙研钵中研磨。最终得到的产物为黑色磁性粉末。
实施例10:
将0.5g九水硝酸铁溶解在10ml去离子水中,将0.7g乌洛托品溶解在10ml去离子水中,一边搅拌,一边将硝酸铁溶液缓慢滴加到乌洛托品溶液中。称取0.01g的升华硫加入混合溶液中,然后在混合溶液中补加10mL乙醇,超声20分钟后倒入到带聚四氟乙烯为内衬的不锈钢高温高压反应釜中。将反应釜放入室温下的水热鼓风烘箱中,缓慢升温至160℃后保温10h。待反应釜冷却至室温后取出,将釜中的产物通过抽滤洗涤的方法反复洗涤至中性,后将产物转移至坩埚中,并放入温度为60℃的干燥烘箱中干燥12h备用。将烘干后的产物放入到高温炉中,在氮气气氛的保护下,以5℃/min的升温速率升温至500℃后恒温3h。待高温炉自然降温至室温后,取出产物放入到玛瑙研钵中研磨。最终得到的产物为黑色磁性粉末。
实施例11:
将0.5g九水硝酸铁溶解在10ml去离子水中,将0.7g乌洛托品溶解在10ml去离子水中,一边搅拌,一边将硝酸铁溶液缓慢滴加到乌洛托品溶液中。称取0.01g的升华硫加入混合溶液中,然后在混合溶液中补加10mL N’N-二甲基甲酰胺,超声20分钟后倒入到带聚四氟乙烯为内衬的不锈钢高温高压反应釜中。将反应釜放入室温下的水热鼓风烘箱中,缓慢升温至160℃后保温10h。待反应釜冷却至室温后取出,将釜中的产物通过抽滤洗涤的方法反复洗涤至中性,后将产物转移至坩埚中,并放入温度为60℃的干燥烘箱中干燥12h备用。将烘干后的产物放入到高温炉中,在氮气气氛的保护下,以5℃/min的升温速率升温至500℃后恒温3h。待高温炉自然降温至室温后,取出产物放入到玛瑙研钵中研磨。最终得到的产物为黑色磁性粉末。
实施例12:
将0.5g九水硝酸铁溶解在10ml去离子水中,将0.7g乌洛托品溶解在10ml去离子水中,一边搅拌,一边将硝酸铁溶液缓慢滴加到乌洛托品溶液中。称取0.01g的升华硫加入混合溶液中,然后在混合溶液中补加10mL乙二醇,超声20分钟后倒入到带聚四氟乙烯为内衬的不锈钢高温高压反应釜中。将反应釜放入室温下的水热鼓风烘箱中,缓慢升温至160℃后保温10h。待反应釜冷却至室温后取出,将釜中的产物通过抽滤洗涤的方法反复洗涤至中性,后将产物转移至坩埚中,并放入温度为60℃的干燥烘箱中干燥12h备用。将烘干后的产物放入到高温炉中,在氮气气氛的保护下,以5℃/min的升温速率升温至500℃后恒温3h。待高温炉自然降温至室温后,取出产物放入到玛瑙研钵中研磨。最终得到的产物为黑色磁性粉末。
将由上述实施例中得到的黑色磁性粉末与Super P、PVDF、N-甲基吡咯烷酮按比例混合后,涂布到铜箔上,在80℃下干燥12小时;然后切片,再在80℃下干燥4小时,即得到锂离子电池负极极片。再将极片与金属钠、隔膜、电解液组装成电池后,进行测试,其中实施例1制备的复合型锂离子电池负极材料Fe3O4/FeS组装成电池后充放电性能测试结果最好(如图4所示)。
图1从上往下依次为本发明制备的Fe3O4/FeS的X-射线衍射(XRD)图谱以及Fe3O4和FeS标准卡片图,说明本发明成功制备了Fe3O4/FeS材料。
图2为样品Fe3O4/FeS的扫描电镜(SEM)图,样品为八面体型,晶型规整。
图3为样品Fe3O4/FeS的X-射线能谱分析(EDS)图,说明样品中同时含有O、S及Fe三种元素。
图4为Fe3O4/FeS样品制备的负极材料组装成电池后的充放电性能曲线,放电容量及循环稳定性均优于Fe3O4或FeS样品组装的电池。
Claims (8)
1.一种锂离子电池负极材料的制备方法,包括如下步骤:
(1)将Fe(NO3)3溶于一定体积的水中,得到Fe(NO3)3的水溶液;
(2)将乌洛托品溶于一定体积的水中,得到乌洛托品的水溶液;
(3)在搅拌条件下,将Fe(NO3)3的水溶液缓慢滴加到乌洛托品的水溶液中,得到混合溶液;
(4)在混合溶液中加入升华硫,补加与步骤(1)等体积的溶剂,进行超声处理,然后倒入反应釜中,在140~200℃下进行水热反应;
(5)分离出水热反应得到的固态产物,洗涤并烘干,然后在惰性气体的保护下,在400~600℃下煅烧一段时间,得到黑色磁性物质,即所述的锂离子电池负极材料。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤(4)中的溶剂是去离子水、乙醇、N,N-二甲基甲酰胺或乙二醇。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤(4)的水热反应的时间为10h。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤(4)的反应釜为带聚四氟乙烯内衬的高温高压反应釜。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤(5)的煅烧时间为3h。
6.根据权利要求1~5任一权利要求所述的方法得到的锂离子电池负极材料。
7.根据权利要求6所述的锂离子电池负极材料的应用。
8.根据权利要求7所述的应用,其特征在于:所述的锂离子电池负极材料作为锂离子电池的负极极片。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910396339.0A CN110357168B (zh) | 2019-05-14 | 2019-05-14 | 一种锂离子电池负极材料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910396339.0A CN110357168B (zh) | 2019-05-14 | 2019-05-14 | 一种锂离子电池负极材料的制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110357168A true CN110357168A (zh) | 2019-10-22 |
CN110357168B CN110357168B (zh) | 2020-04-21 |
Family
ID=68215267
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910396339.0A Active CN110357168B (zh) | 2019-05-14 | 2019-05-14 | 一种锂离子电池负极材料的制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110357168B (zh) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111477857A (zh) * | 2020-04-28 | 2020-07-31 | 浙江理工大学 | 一种中空核壳结构FeS2@C纳米复合材料的制备方法及其应用 |
CN111883758A (zh) * | 2020-07-29 | 2020-11-03 | 江西师范大学 | 三维交联复合材料Fe3O4/FeS/rGO及其制备方法和应用 |
CN112582616A (zh) * | 2020-12-11 | 2021-03-30 | 电子科技大学 | 一种FeSz-FexOy核壳结构复合材料及其制备方法和应用 |
CN113174053A (zh) * | 2021-04-23 | 2021-07-27 | 东莞理工学院 | 一种基于乌洛托品的Mn-MOF及其制备方法和应用 |
CN113401948A (zh) * | 2021-06-17 | 2021-09-17 | 江西师范大学 | 锂离子电池负极Fe7S8/Fe2O3复合材料、制备方法及应用 |
CN115676900A (zh) * | 2022-10-24 | 2023-02-03 | 江西师范大学 | 一种锂离子电池负极Fe7S8/C复合材料及其制备方法和应用 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004207210A (ja) * | 2002-05-23 | 2004-07-22 | Sanyo Electric Co Ltd | 非水電解質電池 |
CN107317014A (zh) * | 2017-07-03 | 2017-11-03 | 东北师范大学 | FeS包覆的Fe3O4纳米复合材料及其应用 |
CN108281606A (zh) * | 2017-12-27 | 2018-07-13 | 洛阳理工学院 | 以六亚甲基四胺为沉淀剂水热法制备不锈钢网负载FeO电池负极的方法 |
CN108520945A (zh) * | 2018-03-13 | 2018-09-11 | 华南理工大学 | 纳米管阵列/碳布复合材料、柔性电极、锂离子电池及其制备方法 |
-
2019
- 2019-05-14 CN CN201910396339.0A patent/CN110357168B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004207210A (ja) * | 2002-05-23 | 2004-07-22 | Sanyo Electric Co Ltd | 非水電解質電池 |
CN107317014A (zh) * | 2017-07-03 | 2017-11-03 | 东北师范大学 | FeS包覆的Fe3O4纳米复合材料及其应用 |
CN108281606A (zh) * | 2017-12-27 | 2018-07-13 | 洛阳理工学院 | 以六亚甲基四胺为沉淀剂水热法制备不锈钢网负载FeO电池负极的方法 |
CN108520945A (zh) * | 2018-03-13 | 2018-09-11 | 华南理工大学 | 纳米管阵列/碳布复合材料、柔性电极、锂离子电池及其制备方法 |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111477857A (zh) * | 2020-04-28 | 2020-07-31 | 浙江理工大学 | 一种中空核壳结构FeS2@C纳米复合材料的制备方法及其应用 |
CN111883758A (zh) * | 2020-07-29 | 2020-11-03 | 江西师范大学 | 三维交联复合材料Fe3O4/FeS/rGO及其制备方法和应用 |
CN111883758B (zh) * | 2020-07-29 | 2022-01-14 | 江西师范大学 | 三维交联复合材料Fe3O4/FeS/rGO及其制备方法和应用 |
CN112582616A (zh) * | 2020-12-11 | 2021-03-30 | 电子科技大学 | 一种FeSz-FexOy核壳结构复合材料及其制备方法和应用 |
CN112582616B (zh) * | 2020-12-11 | 2022-03-15 | 电子科技大学 | 一种FeSz-FexOy核壳结构复合材料及其制备方法和应用 |
CN113174053A (zh) * | 2021-04-23 | 2021-07-27 | 东莞理工学院 | 一种基于乌洛托品的Mn-MOF及其制备方法和应用 |
CN113401948A (zh) * | 2021-06-17 | 2021-09-17 | 江西师范大学 | 锂离子电池负极Fe7S8/Fe2O3复合材料、制备方法及应用 |
CN115676900A (zh) * | 2022-10-24 | 2023-02-03 | 江西师范大学 | 一种锂离子电池负极Fe7S8/C复合材料及其制备方法和应用 |
CN115676900B (zh) * | 2022-10-24 | 2024-04-09 | 江西师范大学 | 一种锂离子电池负极Fe7S8/C复合材料及其制备方法和应用 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN110357168B (zh) | 2020-04-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110357168A (zh) | 一种锂离子电池负极材料的制备方法 | |
CN105958032B (zh) | 一种通过掺杂镍元素提高铁酸锌电化学性能的方法及应用 | |
CN103441259B (zh) | 一种高倍率水系碱金属电化学电池正极材料及其制备方法 | |
CN107863485A (zh) | 一种水系锌离子电池正极材料 | |
CN105470454A (zh) | 一种改性锂离子电池正极材料及其制备方法 | |
CN107732180A (zh) | 一种用于水系钠离子电池正极复合材料的制备方法 | |
CN105762351A (zh) | 一种锂离子电池用钛酸锂/m-石墨烯复合负极材料及其制备方法 | |
CN110350157A (zh) | 基于MOFs的片层状锌钴硫化物复合材料及制备和应用 | |
CN110304612A (zh) | 一种用于锂离子电池负极材料的二硒化铁纳米片 | |
CN108288701A (zh) | 一种钠离子电池正极复相材料 | |
CN105514395A (zh) | 微波液相法制备掺杂石墨烯锂硫电池正极材料的方法 | |
CN105140494A (zh) | 一种Fe3O4/Fe/C纳米复合电池电极材料的仿生合成方法 | |
CN108831755A (zh) | 一种电容器电极多元复合材料的制备方法 | |
CN105552337A (zh) | 一种MoS2/C/LiVPO4F复合正极材料及其制备方法 | |
CN104876207B (zh) | 基于CaCl2催化蔗渣热裂解制备多级孔结构的氮掺杂碳材料的方法 | |
CN110931777B (zh) | 一种钠离子电池负极材料的制备方法 | |
CN109065870A (zh) | 一种制备Mo6+掺杂δ-MnO2花球颗粒的方法 | |
CN105161714A (zh) | 一种钙掺杂锂离子电池三元正极材料及其制备方法 | |
CN107275627A (zh) | Mn掺杂CuS中空多孔分级纳米球电极材料及其制备方法和应用 | |
CN104037416A (zh) | 三维褶皱石墨烯自修复包覆硫化镍结构电极的制备方法 | |
CN109768262A (zh) | 一种镉改性二氧化锰正极材料及其制备方法和应用 | |
CN107256962B (zh) | 一种铝箔原位生长的三元正极材料镍钴铝及制备方法和应用 | |
CN114256460B (zh) | “盐包水”微反应器原理大规模制备高结晶普鲁士蓝类似物用于钠离子电池 | |
CN109935810A (zh) | 一种钠离子电池负极材料的制备方法 | |
CN105845887B (zh) | 固相合成锂离子电池负极材料γ-LiFeO2 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |