本发明属于锂离子电池,具体提供一种类球状氯硫化铁锂离子电池负极材料的制备方法。
背景技术:
1、便携电子设备及电动汽车的快速发展促使人们对锂离子电池的能量密度提出了更高要求。开发高容量、资源储备大、无毒的负极材料,不仅是提高锂离子电池能量密度的关键所在,而且契合“双碳”战略需求。在传统的libs中,负极是以石墨为基础的。然而,石墨的理论容量很低(lic6的理论容量为372mah/g)。最近,合金类材料由于其储锂比容量较高、反应电势较低等特点作为锂离子电池负极引起了人们的兴趣。ge能与锂在0.4v左右发生合金化反应产生lige合金,但是由于完全锂化之后的产物是无定形的,难以鉴定产物是否为1:1的lige合金;pb也能与锂发生一系列的合金化反应,但是由于pb属于重金属,对环境有污染;as能与锂形成li3as合金,但是as的毒性很大,无法实际应用。其中二维层状材料,由阴离子片层和阳离子层交织而成,也一直是科学界和化学工业研究的对象。biocl就是这样一种具有层状四方晶体的候选材料:由沿c轴的两片氯离子之间交替堆叠的[bi2o2]2+片层组成的结构。这种结构可以提供沿离子层和离子层之间的快速扩散路径。此外,层状结构特征可以为锂原子的嵌入和脱出提供大的容纳空间,bi还可以与锂形成li3bi合金,但是由于bi的原子质量较大,其理论比容量较低且铋元素在地壳中含量较低(0.5~1.0mmol/kg)这使其成为一种相当稀少的元素。目前年产量最高的金属-铁(fe)与bi相比,fe3+的离子半径比bi3+小,可以在离子层内产生开放的体积,以便在li+的嵌入/脱出过程中更快地扩散。而且s由于其可以与锂形成li2s可作为活性物质,发生可逆的电化学反应,其反应电势电位较高,为2.4v(vs.li/li+),且具有较高的比容量(1163mah/g),同时,fe纳米颗粒也可提高li2s的导电性。因此,通过在合金类材料中引入铁和硫元素不仅可以缓解贵金属的能源稀缺问题,还是进一步提升电池的库伦效率与容量的有效方法。
技术实现思路
1、本发明旨在寻找一种制备工艺,该工艺涉及一种类球状氯硫化铁锂离子电池负极材料,以提高锂离子电池性能。作为解决方案,本发明提供了一种制备方法,该方法通过氯化铁与硫化钠或硫代乙酰胺高压高温混合,所制备的类球状氯硫化铁锂离子电池负极材料在0.2a/g的电流密度下首效高达77%,第一圈放电比容量达到1554mah/g。
2、1、一种类球状氯硫化铁锂离子电池负极材料的制备方法,按照以下步骤进行:
3、一、将氯化铁与硫化钠或硫代乙酰胺按1:1~1:6的摩尔比在水中混合,然后加入一定量的表面活性剂聚乙二醇2000,用磁力搅拌器转速在50~500r/min下搅拌10~60min,氯化铁溶液浓度为0.001~10mol/l,硫化钠或硫代乙酰胺溶液的浓度为0.001~10mol/l,聚乙二醇2000添加量为0.001~10g/l;
4、二、将步骤一的混合溶液放入高压釜中,加热到80~250℃,保温10~30h;
5、三、用无水乙醇和去离子水先后洗涤步骤二的产物至ph值为5~9;
6、四、将步骤三得到的产物放入真空干燥箱中,在50~100℃条件下保温8~20h即得类球状氯硫化铁锂离子电池负极材料。
7、本制备方法具有操作简单、成本低廉和重复性高等优点,得到的类球状氯硫化铁锂离子电池负极材料解决了传统合金类锂离子电池负极材料的资源存储量少、价格昂贵、理论比容量低、毒性高等问题。
8、本制备方法操作简便、制备成本低、且具备优良的重复性,能够稳定生产出性能一致的产品。所得的类球状氯硫化铁锂离子电池负极材料由于fe3+更小的离子半径,可以在离子层内产生开放的体积,以便在li+的嵌入/脱出过程中更快地扩散。且s由于其可以与锂形成li2s可作为活性物质,发生可逆的电化学反应,提高电池比容量。同时,fe纳米颗粒也可提高li2s的导电性从而提升电池的库伦效率。本方法制备的类球状氯硫化铁锂离子电池负极材料有效解决了传统石墨负极材料与合金类负极材料存在的低库伦效率与低容量等问题。通过这种方法制备的负极材料,在提升锂离子电池库伦效率和充放电比容量方面展现了显著优势,显著提高了锂离子电池生产的经济性、实用性和环保性。
1.一种类球状氯硫化铁锂离子电池负极材料的制备方法,按照以下步骤进行:
