一种四氧化三铁-碳复合锂电池负极材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种四氧化三铁—碳复合锂电池负极材料的制备方法。该方法的工艺过程是：首先，按铁源中铁元素与石墨中碳元素称取原料。然后，将称取的原料与磨球加入到球磨罐中，再向球磨罐中加入一定量的蒸馏或去离子水湿法球磨，或者直接干磨。将球磨罐放到球磨机上，以一定的转速，球磨一定时间，出料得到产物。对于铁源为氢氧化物，氯化物，各种铁盐时，对球磨出料后的产物，在惰性气体的保护下，热处理几个小时。将产物进行磁分离，分离出未充分复合的石墨颗粒。最后按不同孔径依次过筛，对于湿磨的产物在过筛前需要烘干处理，过筛选取得到本发明专利技术中的碳基氧化铁复合材料。本发明专利技术的特点是：低成本，无污染，工艺简单，可以大批量生产。

【技术实现步骤摘要】
一种四氧化三铁-碳复合锂电池负极材料的制备方法
本专利技术涉及一种锂电池负极材料的制备方法，具体的为一种四氧化三铁—碳复合锂电池负极材料的制备方法。
技术介绍
作为一种新型化学电源，锂离子电池以其具有充电速度快，循环寿命长，负载性能好，能量密度和工作电压高，安全无污染等优点，已广泛应用于各种便携式电子设备，其年产量日期增长。锂离子电池负极材料作为提高锂离子二次电池能量及循环寿命的重要因素，已在世界范围内得到了广泛的研究。作为锂离子电池负极材料，碳基材料具有放电容量高，循环寿命长，成本低等优点。因此，作为一种经济适用的原料，目前用于锂离子电池的负极材料大多数还是碳基材料。碳是一种很常见的元素，以多种形式广泛存在于大气和地壳当中。碳单质很早就被人认识和利用，碳的一系列化合物—有机物更是生命的根本。而应用在锂电池负极材料中的碳基本上都是以碳单质的形式存在。碳单质有多种，如：石墨、金刚石、富勒烯（球碳族）和石墨烯等。石墨中碳原子以平面层状结构键合在一起，层与层之间键合比较脆弱，当施加外力时，层与层之间容易被滑动而分开，如果一层一层的分开，最终得到的单一原子层被称为石墨烯（Graphene）。因此，石墨材料是单层或多层石墨烯的总称。自2004年，英国曼彻斯特大学的安德烈·杰姆和克斯特亚·诺沃消洛夫两位教授（二人由于在石墨烯研究上的突出贡献获2010年度诺贝尔物理学奖）成功用胶带剥离单原子层石墨--石墨烯以来，人们一时掀起了石墨烯的研究热潮。据研究报道具有几层状或多层的石墨烯材料用在锂电池中有比传统材料具有更优异的性能。这主要是石墨烯以其独特的二维网状结构，具有高传导性（室温下，传导电子的速度比已知导体都快）、高比表面积（2600m2/g）所决定的。另一方面，Nature杂志2000年，第407期，第496-499报道了一篇题为：Nano-sizedtransition-metaloxidesasnegative-electrodematerialsforlithium-ionbatteries。人们开始对利用过渡金属氧化物纳米粉体制备锂电池负极材料产生了极大的兴趣。近年来，随着纳米复合材的不断的发展，加上人们对碳单层或多层材料的物理化学特性的深入研究，人们开始制备并研究碳和过度金属氧化物复合体作比较理想的锂电池负极材料，如最近在google学术搜索引擎中输入：C-Fe3O4,C-Fe2O3,C-FeO，C-Co3O4,C-CuO,C-Cu2O,C-NiO,C-CoO,C-MnO2,C-Mn3O4中的一个关键词并同时输入lithiumioncells或lithium-ionbatteryanodes有大量的文献报道。研究发现此类复合材料做成的负极材料有比市用碳电极材料或单用非碳复合材料具有更优异的性能。其中，C-Fe3O4复合材料，最近几年的文献报道：(1)Fe3O4nanoparticle-integratedgraphenesheetsforhigh-performancehalfandfulllithiumioncells,Phys.Chem.Chem.Phys;2011,13,7170-7177;(2)Bottom-upinsituformationofFe3O4nanocrystalsinaporouscarbonfoamforlithium-ionbatteryanodesJ.Mater.Chem.,2011,21,17325-17330;(3)ElectrospinningsynthesisofC/Fe3O4compositenanofibersandtheirapplicationforhighperformancelithium-ionbatteries,JournalofPowerSources,2008,183(2):717-723;(4)FacilepreparationofcarboncoatedmagneticFe3O4particlesbyacombinedreduction/CVDprocess,MaterialsResearchBulletin,2011,46(5):748-754;(5)One-steppyrolysisroutetoC/Fe3O4hybridsfromEDTAferricsodiumsalt,MaterialsLetters,2010,64(7):817–819.(6)ElectrospinningsynthesisofC/Fe3O4compositenanofibersandtheirapplicationforhighperformancelithium-ionbatteries;(7)Amagnetitenanocrystal/graphenecompositeashighperformanceanodeforlithium-ionbatteries,JournalofAlloysandCompounds,2012,514:76-80(8)AnFe3O4-FeO-Fe@Ccompositeanditsapplicationasanodeforlithium-ionbattery.JournalofAlloysandCompounds，2012，513(5):460-465(9)HollowFe3O4/Cspheresassuperiorlithiumstoragematerials.JournalofPowerSources.2012,197:305-309(10)CarbonCoatedFe3O4NanospindlesasaSuperiorAnodeMaterialforLithium-IonBatteries,Adv.Funct.Mater.2008,18:3941–3946。(11)Structuralevolutionfrommesoporousα-Fe2O3toFe3O4@Candγ-Fe2O3nanospheresandtheirlithiumstorageperformances,Cryst.Eng.Comm,2011,13,4709-4713等等。在过渡金属氧化物中，四氧化三铁价格便宜，热稳定特性好，具有良好的导电特性，是一种很好的锂电池材料。如NatureMaterials上，2006年第5期第567到573页HighratecapabilitiesFe3O4-basedCunano-architecturedelectrodesforlithium-ionbatteryapplications就有文献报道四氧化三铁和铜的复合体作为锂电池材料的可能性，而铜作为贵金属，成本高。铁元素和碳单质在自然界中分布广泛，制备四氧化三铁和碳的复合材料，应用于锂电池的阴极材料，不仅提高电池材料的电化学特性和安全特性，同时还是一种低污染，低成本的材料，既环境友好，又节能环保。然而据以上报道，这种复合材料主要采用液相法，高温分解法，或者是液相法和高温处理方法结合。在制备过程中，或需要数目众多的试剂原料，或需要操作复杂的工艺流程，反应产物的副产品造成浪费，目标产物产量低，高耗能以致生产成本高，难实现工业化大规模生产及应用。在众多材料制备技术中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种四氧化三铁-碳复合锂电池负极材料的制备方法，该方法通过以下简单工艺过程实现：第一步，按铁源中铁元素与石墨中碳元素以1:1~1:100称取原料；第二步，将称取的原料与磨球按质量比为1:1~10:1加入到球磨罐中，再向球磨罐中加入一定量的蒸馏水或去离子水湿法球磨，或者直接干磨，将球磨罐放到球磨机上，以转速为300~800转/分，球磨3-100小时后，出料得到产物；对于铁源是铁粉，或铁...

【专利技术属性】
技术研发人员：拜山·沙德克，木提拉·阿曼，吾布力卡斯木·喀迪尔，谢木西丁·阿布拉，
申请(专利权)人：新疆大学，
类型：发明
国别省市：