本申請實(shí)施例涉及鋰離子電池負(fù)極材料，特別是涉及一種鋰離子電池負(fù)極用高熵氧化物材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、鋰離子電池因其高能量密度而引發(fā)了人們的廣泛研究，現(xiàn)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模的商業(yè)化，負(fù)極材料是鋰離子電池的重要組成部分，根據(jù)氧化還原反應(yīng)的類型不同，可以分為插層型材料、轉(zhuǎn)化型材料以及合金型材料，轉(zhuǎn)化型材料因其相對于插層型材料較高的容量以及相對于合金型材料較小的體積膨脹而因其人們的廣泛關(guān)注，但是其體積膨脹仍然嚴(yán)重影響了其長循環(huán)穩(wěn)定性，傳統(tǒng)的改善措施一般為進(jìn)行結(jié)構(gòu)方面的改性來改善其循環(huán)穩(wěn)定性，但是此類方法因?yàn)楹铣煞椒◤?fù)雜并不適合大規(guī)模合成。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本申請實(shí)施例提供一種鋰離子電池負(fù)極用高熵氧化物材料及其制備方法和應(yīng)用，該材料制備的電池具有高比容量、優(yōu)異的倍率性能和長循環(huán)穩(wěn)定性，該材料粒徑均勻且細(xì)小，尺寸均在100～200nm左右，這可以有效的加快離子與電子的傳輸，使得該材料用于鋰離子電池負(fù)極具有更加優(yōu)異的容量和倍率性能；此外，該制備方法簡便，可以進(jìn)行放大化生產(chǎn)，操作步驟可控性高，能夠有效克服現(xiàn)有方法存在復(fù)雜且適合大規(guī)模合成的缺陷。

2、本申請實(shí)施例第一方面提供一種鋰離子電池負(fù)極用高熵氧化物材料，所述高熵氧化物材料的化學(xué)分子式為：(fe0.2ni0.2cu0.2zn0.2sn0.2)3o4。

3、本申請實(shí)施例第二方面還提供一種上述的鋰離子電池負(fù)極用高熵氧化物材料的制備方法，包括如下步驟：

4、步驟一、稱取鐵源、鎳源、銅源、鋅源、錫源，溶解于溶劑中，放置于磁力攪拌器攪拌后得到溶液a；

5、步驟二、于所述溶液a中加入燃料，加熱并繼續(xù)攪拌后得到溶液b；

6、步驟三、將所述溶液b烘干后得到凝膠狀前驅(qū)體c；

7、步驟四、將所述凝膠狀前驅(qū)體c放置于馬弗爐中發(fā)生燃燒反應(yīng)，隨后保溫得到高熵氧化物材料前驅(qū)體d；

8、步驟五、將所述高熵氧化物材料前驅(qū)體d隨爐冷卻，得到鋰離子電池負(fù)極用高熵氧化物材料。

9、在可以包括上述實(shí)施例的一些實(shí)施例中，具體包括以下步驟：

10、步驟一、稱取鐵源、鎳源、銅源、鋅源、錫源，并溶解于無水乙醇中，然后放置于磁力攪拌器上攪拌15min，得到溶液a；

11、步驟二、將與步驟一中化學(xué)試劑等化學(xué)計(jì)量比的燃料加入所述溶液a中，放置于磁力加熱攪拌器上于80℃加熱并繼續(xù)攪拌15min，得到溶液b；

12、步驟三、將所述溶液b放置于烘箱內(nèi)80℃烘干后得到凝膠狀前驅(qū)體c；

13、步驟四、將所述凝膠狀前驅(qū)體c放置于馬弗爐中，在空氣氣氛下加熱到700-900℃發(fā)生燃燒反應(yīng)，隨后保溫1h，得到高熵氧化物材料前驅(qū)體d；

14、步驟五、將所述高熵氧化物材料前驅(qū)體d隨爐冷卻，得到鋰離子電池負(fù)極用高熵氧化物材料。

15、在可以包括上述實(shí)施例的一些實(shí)施例中，步驟一中，所述鐵源為九水合硝酸鐵；所述鎳源為六水合硝酸鎳；所述銅源為三水合硝酸銅；所述鋅源為六水合硝酸鋅；所述錫源為硝酸錫。

16、在可以包括上述實(shí)施例的一些實(shí)施例中，步驟一中，所述鐵源、鎳源、銅源、鋅源、錫源的摩爾比為1:1:1:1:1。

17、在可以包括上述實(shí)施例的一些實(shí)施例中，步驟二中，所述燃料為甘氨酸。

18、本申請實(shí)施例第三方面還提供一種鋰離子電池負(fù)極材料，將上述的鋰離子電池負(fù)極用高熵氧化物材料與導(dǎo)電劑super?p及pvdf按照質(zhì)量比7:2:1的比例混合，在研缽中進(jìn)行研磨并混合均勻，加入適量nmp再涂覆在銅箔上，置于真空干燥箱里于80℃干燥12h，碾壓裁片處理后得到電池負(fù)極片。

19、本申請實(shí)施例第四方面還提供一種鋰離子電池，包括上述的電池負(fù)極片，還包括電池外殼、正極片、隔離膜和電解液。

20、本申請實(shí)施例與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果：

21、1、用本申請實(shí)施例中的方法制備的鋰離子電池負(fù)極用高熵氧化物材料優(yōu)點(diǎn)在于燃燒過程會散發(fā)熱量并且伴隨著大量氣體的產(chǎn)生，因此制備的高熵氧化物材料呈孔狀結(jié)構(gòu)，能增加鋰離子的傳輸通道；

22、2、用本申請實(shí)施例中的方法制備的鋰離子電池負(fù)極用高熵氧化物材料粒徑均勻且細(xì)小，尺寸均在100～200nm左右，這可以有效的加快離子與電子的傳輸，使得所合成的材料用于鋰離子電池負(fù)極具有更加優(yōu)異的容量和倍率性能；

23、3、本申請采用的制備方法簡單、快速且采用的原料價(jià)格低廉；首先，選擇了成本低廉且易得的起始原料，并結(jié)合溶液燃燒-溶膠凝膠法得到前驅(qū)體凝膠，將凝膠研磨成粉末后將前驅(qū)體粉末置于馬弗爐中煅燒后即可得到鋰離子電池負(fù)極用高熵氧化物材料，該合成方法不需要昂貴的原料、裝置或復(fù)雜的合成條件，大大降低了制備過程中的復(fù)雜性和成本，具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值；

24、4、本申請制備出了具有優(yōu)異電化學(xué)性能的負(fù)極材料，在電化學(xué)測試中，該材料制備的電池表現(xiàn)出較高的放電比容量、較低的內(nèi)阻和較好的循環(huán)壽命，這表明該材料在鋰離子電池應(yīng)用中具有潛力，能夠滿足性能和循環(huán)壽命兩方面的需求。

技術(shù)特征：

1.一種鋰離子電池負(fù)極用高熵氧化物材料，其特征在于，所述高熵氧化物材料的化學(xué)分子式為：(fe0.2ni0.2cu0.2zn0.2sn0.2)3o4。

2.一種權(quán)利要求1所述的鋰離子電池負(fù)極用高熵氧化物材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋰離子電池負(fù)極用高熵氧化物材料的制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的鋰離子電池負(fù)極用高熵氧化物材料的制備方法，其特征在于，步驟一中，所述鐵源為九水合硝酸鐵；所述鎳源為六水合硝酸鎳；所述銅源為三水合硝酸銅；所述鋅源為六水合硝酸鋅；所述錫源為硝酸錫。

5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的鋰離子電池負(fù)極用高熵氧化物材料的制備方法，其特征在于，步驟一中，所述鐵源、鎳源、銅源、鋅源、錫源的摩爾比為1:1:1:1:1。

6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的鋰離子電池負(fù)極用高熵氧化物材料的制備方法，其特征在于，步驟二中，所述燃料為甘氨酸。

7.一種鋰離子電池負(fù)極材料，其特征在于，將權(quán)利要求1所述的鋰離子電池負(fù)極用高熵氧化物材料與導(dǎo)電劑super?p及pvdf按照質(zhì)量比7:2:1的比例混合，在研缽中進(jìn)行研磨并混合均勻，加入適量nmp再涂覆在銅箔上，置于真空干燥箱里于80℃干燥12h，碾壓裁片處理后得到電池負(fù)極片。

8.一種鋰離子電池，其特征在于，包括權(quán)利要求7所述的電池負(fù)極片，還包括電池外殼、正極片、隔離膜和電解液。

技術(shù)總結(jié)
本申請實(shí)施例涉及一種鋰離子電池負(fù)極用高熵氧化物材料及其制備方法和應(yīng)用，屬于鋰離子電池負(fù)極材料技術(shù)領(lǐng)域。本申請實(shí)施例的鋰離子電池負(fù)極用高熵氧化物材料的化學(xué)分子式為：(Fe<subgt;0.2</subgt;Ni<subgt;0.2</subgt;Cu<subgt;0.2</subgt;Zn<subgt;0.2</subgt;Sn<subgt;0.2</subgt;)<subgt;3</subgt;O<subgt;4</subgt;。本申請實(shí)施例利用溶液燃燒?溶膠凝膠法這種簡單的工藝流程，通過恒溫加熱攪拌形成凝膠狀前驅(qū)體，然后在空氣氣氛下燒結(jié)得到高熵氧化物材料，在電化學(xué)測試中，該材料表現(xiàn)出較高的放電比容量、較低的內(nèi)阻和較好的循環(huán)壽命，這表明該材料在鋰離子電池應(yīng)用中具有潛力，能夠滿足性能和循環(huán)壽命的的需求；且本申請制備方法簡便，產(chǎn)率高，適用于大規(guī)模生產(chǎn)，制備出的高熵氧化物材料粒徑均勻細(xì)小，尺寸約在100～200nm，借助于高熵材料其本身的特性，顯示出優(yōu)異的電化學(xué)性能。

技術(shù)研發(fā)人員：宋忠誠,范敬騫,孫麗俠,劉玉卿
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江蘇理工學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30