【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池，具体涉及一种铁酸锂补锂剂及其制备方法。
技术介绍
1、现有的锂离子电池技术面临多个挑战，包括锂离子的不可逆损失、电极材料的结构退化以及制备工艺复杂且成本高。在充放电过程中，部分锂离子被不可逆地消耗，形成固体电解质界面(sei)膜或参与副反应，导致电池容量逐渐下降。这些不可逆损失的锂离子无法再参与后续的电化学反应，使得电池性能逐渐衰减。同时，电极材料在反复的锂离子嵌入和脱嵌过程中发生体积变化和结构退化，降低了电池的机械稳定性，进而影响其循环寿命，并导致内阻增大，严重影响电池的整体性能。
2、补锂技术旨在通过补充电池中消耗的锂离子来恢复和提高电池性能。然而，传统补锂技术难以确保补锂剂的均匀分布，导致电池内部形成局部锂浓度过高或过低的区域。这种不均匀分布会加剧电池的局部应力和体积变化，进一步影响电池的循环稳定性和安全性。此外，补锂剂的制备工艺通常需要高温长时间煅烧，步骤复杂且能耗高，不仅增加了生产成本，还可能引入杂质，影响补锂剂的纯度和性能一致性。传统制备过程常使用有机溶剂和高温煅烧，产生的有害气体和废液对环境造成污染，限制了大规模应用的可持续性。现有技术在环保和高效制备方面的改进有限，使得补锂剂的广泛应用受到制约。
技术实现思路
1、针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本专利技术提供了一种铁酸锂补锂剂及其制备方法。本专利技术利用具有缺陷的fe-mofs作为合成模板，与锂盐、铁盐和生物质石墨烯量子点混合，在氮气氛围下煅烧得到铁酸锂补锂剂，解决了现有锂
2、为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：本专利技术提出了一种铁酸锂补锂剂，所述铁酸锂补锂剂包括如下组分：铁盐、有机配体、锂盐、调节剂和生物质石墨烯量子点。
3、优选地，所述铁盐为氯化铁、硝酸铁、硫酸铁和草酸铁中的一种或多种。
4、优选地，所述有机配体为对苯二甲酸、联苯-4-4'-二甲酸、均苯三甲酸、2-氨基对苯二甲酸和2,5-二羟基对苯二甲酸中的任何一种。
5、优选地，所述锂盐为碳酸锂、氢氧化锂、硝酸锂、硫酸锂、硫化锂、氧化锂和醋酸锂中的一种或多种。
6、优选地，所述调节剂为苯甲酸、甲酸、乙酸中的任何一种。
7、进一步地，所述生物质石墨烯量子点的制备方法，包括以下步骤：
8、①、将生物质废料用清水洗涤干净，干燥后放入粉碎机中，粉碎为直径2mm的生物质粉末，然后将其放入烘箱中300℃炭化40～60min，得到炭化生物质；
9、②、称取4～6g步骤①所得炭化生物质，缓慢加入100ml浓硫酸中，缓慢搅拌并滴加50ml 0.5mol/l的过硫酸铵溶液，室温下200～300rpm缓慢搅拌2～4h，加入100ml去离子水混合均匀，升温至90～95℃继续搅拌10～20min，滴加100ml 3wt％h2o2溶液，继续搅拌20min，过滤得到沉淀，利用去离子水清洗三次，300w超声剥离30～40min，过滤得到生物质石墨烯；
10、③、将步骤②所得生物质石墨烯分散在200～300ml去离子水中，加入2ml 1wt％的氨水，350～450rpm搅拌30min，然后转移至含有聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，在200℃条件下加热6～8h，冷却至室温后过滤得到产物，利用乙醇和去离子水交替清洗产物三次，干燥后得到生物质石墨烯量子点。
11、优选地，所述步骤①中生物质废料为玉米秸秆、小麦秸秆、棉花秸秆中的任何一种。
12、本专利技术还提出一种铁酸锂补锂剂的制备方法，具体包括以下步骤：
13、s1、称取铁盐、有机配体和调节剂溶于dmf中，混合均匀，转移至反应釜中140～160℃加热12～24h，冷却至室温后利用乙醇和水交替洗涤三次，干燥后得到fe-mofs；
14、s2、将步骤s1所制fe-mofs加入乙醇中分散均匀，然后加入锂盐、铁盐和生物质石墨烯量子点，密闭300～400rpm搅拌2～4h，冷冻干燥得到反应前驱体，放置在氮气氛围下，以5～8℃/min的升温速率升温至600～800℃煅烧1～2h，冷却至室温后得到补锂剂。
15、优选地，所述步骤s1中铁盐、有机配体、调节剂和dmf的用量比为10mmol：10mmol：20～50mmol：20～30ml。
16、优选地，所述步骤s2中fe-mofs、乙醇、锂盐、铁盐和生物质石墨烯量子点的用量比为2～4g：60～100ml：0.1～0.2mol：0.1mol：0.2～0.5g。
17、本专利技术取得的有益效果如下：
18、本专利技术通过采用铁酸锂补锂剂，显著提升了锂离子电池的性能和使用寿命。铁酸锂补锂剂能够有效补充电池中消耗的锂离子，减少不可逆损失，提升电池的实际容量和能量密度。铁基金属有机框架(fe-mofs)作为前驱体材料，具有高比表面积和高度有序的孔结构，使得铁酸锂在形成过程中具备更高的结构有序性和分散性，提供更多的活性位点，显著提升了补锂剂的电化学性能和稳定性。fe-mofs的引入还改善了锂离子的均匀分布，减少了电池内部因局部应力和体积变化引起的损伤。生物质石墨烯量子点的引入进一步增强了电极材料的导电性。生物质石墨烯量子点不仅本身具有优异的导电性能，而且其纳米尺寸和高表面积能够与fe-mofs结构协同作用，进一步提升了补锂剂的整体性能。石墨烯量子点和fe-mofs的协同作用确保了电极材料的结构稳定性，减少了内阻增大和性能退化，提高了电池的循环稳定性和安全性。总体而言，本专利技术通过优化补锂剂的组成和制备方法，采用温和的反应条件和环保的试剂，避免了高温长时间煅烧工艺，降低了能耗和生产成本，具备更好的可持续性和环境友好性。该技术方案不仅解决了现有技术中的多项问题，还为锂离子电池的优化提供了一种高效、绿色的解决方案，具有广阔的应用前景和经济价值。
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1.一种铁酸锂补锂剂，其特征在于，所述铁酸锂补锂剂包括如下组分：铁盐、有机配体、锂盐、调节剂和生物质石墨烯量子点；
2.根据权利要求1所述的一种铁酸锂补锂剂，其特征在于，所述铁盐为氯化铁、硝酸铁、硫酸铁和草酸铁中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的一种铁酸锂补锂剂，其特征在于，所述有机配体为对苯二甲酸、联苯-4-4'-二甲酸、均苯三甲酸、2-氨基对苯二甲酸和2,5-二羟基对苯二甲酸中的任何一种。
4.根据权利要求3所述的一种铁酸锂补锂剂，其特征在于，所述锂盐为碳酸锂、氢氧化锂、硝酸锂、硫酸锂、硫化锂、氧化锂和醋酸锂中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的一种铁酸锂补锂剂，其特征在于，所述调节剂为苯甲酸、甲酸、乙酸中的任何一种。
6.根据权利要求5所述的一种铁酸锂补锂剂，其特征在于，优选地，所述步骤①中生物质废料为玉米秸秆、小麦秸秆、棉花秸秆中的任何一种。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的铁酸锂补锂剂的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种铁酸锂补锂剂，其特征在于，所述铁酸锂补锂剂包括如下组分：铁盐、有机配体、锂盐、调节剂和生物质石墨烯量子点；
2.根据权利要求1所述的一种铁酸锂补锂剂，其特征在于，所述铁盐为氯化铁、硝酸铁、硫酸铁和草酸铁中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的一种铁酸锂补锂剂，其特征在于，所述有机配体为对苯二甲酸、联苯-4-4'-二甲酸、均苯三甲酸、2-氨基对苯二甲酸和2,5-二羟基对苯二甲酸中的任何一种。
4.根据权利要求3所述的一种...
【专利技术属性】
技术研发人员：李嘉翌，刘鑫宇，
申请(专利权)人：湖南智电谷新能源技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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