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一种锂离子电池用高性能氧化锌/三氧化二铁/铁酸锌三元复合负极材料的制备方法   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2018-01-03
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2018-08-07
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2020-06-05
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2038-01-03
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201810004969.4 申请日 2018-01-03
公开/公告号 CN108281626B 公开/公告日 2020-06-05
授权日 2020-06-05 预估到期日 2038-01-03
申请年 2018年 公开/公告年 2020年
缴费截止日
分类号 H01M4/36H01M4/48H01M4/52H01M4/62H01M10/0525 主分类号 H01M4/36
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 1
权利要求数量 2 非专利引证数量 1
引用专利数量 5 被引证专利数量 0
非专利引证 1、Meisheng Liang等.Comparison ofreduction behavior of Fe2O3, ZnO andZnFe2O4 by TPR technique《.Journal ofNatural Gas Chemistry》.2009,;
引用专利 CN107004853A、CN103094558A、CN103579588A、CN102181828A、CN106784658A 被引证专利
专利权维持 5 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 桂林理工大学 当前专利权人 桂林理工大学
发明人 李延伟、姚金环、郑远远、严靖 第一发明人 李延伟
地址 广西壮族自治区桂林市七星区建干路12号 邮编 541004
申请人数量 1 发明人数量 4
申请人所在省 广西壮族自治区 申请人所在市 广西壮族自治区桂林市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
摘要
本发明公开了一种锂离子电池用高性能氧化锌/三氧化二铁/铁酸锌三元复合负极材料的制备方法。分别以六水合硝酸锌和六水合氯化铁为锌源和铁源,以蔗糖作为辅助剂,采用高温烧结法制得具有微/纳分级片状结构的氧化锌/三氧化二铁/铁酸锌(ZnO/Fe2O3/ZnFe2O4)三元复合材料。本发明方法制备的ZnO/Fe2O3/ZnFe2O4三元复合材料作为锂离子电池负极材料具有较高嵌/脱锂性能,且制备方法十分简便、成本低、产率高、制备条件易于控制,适用于大规模生产。
  • 摘要附图
    一种锂离子电池用高性能氧化锌/三氧化二铁/铁酸锌三元复合负极材料的制备方法
  • 说明书附图:图1
    一种锂离子电池用高性能氧化锌/三氧化二铁/铁酸锌三元复合负极材料的制备方法
  • 说明书附图:图2
    一种锂离子电池用高性能氧化锌/三氧化二铁/铁酸锌三元复合负极材料的制备方法
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2020-06-05 授权
2 2018-08-07 实质审查的生效 IPC(主分类): H01M 4/36 专利申请号: 201810004969.4 申请日: 2018.01.03
3 2018-07-13 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种ZnO/Fe2O3/ZnFe2O4三元复合负极材料的制备方法,其特征在于具体步骤为:
(1) 将六水合硝酸锌Zn(NO3)2.6H2O和六水合氯化铁FeCl3.6H2O按锌、铁摩尔比为1:2混合;
(2) 按蔗糖与FeCl3.6H2O的质量比为1:1的比例向步骤(1)的混合物中加入蔗糖,再向其中加入Zn(NO3)2.6H2O;步骤(2)加入的Zn(NO3)2.6H2O与步骤(1)加入的FeCl3.6H2O的摩尔比为1:32 1:2,然后加入去离子水使其全部溶解;
~
(3) 将步骤(2)所得的混合溶液置于马弗炉中在空气气氛下由室温加热到600 ℃,升温速度为5 ℃/min,在600 ℃条件下烧结3小时,随炉冷却后得到具有微/纳分级片状结构ZnO/Fe2O3/ZnFe2O4三元复合电极材料。

2.根据权利要求1所述的方法制备的ZnO/Fe2O3/ZnFe2O4三元复合电极材料的应用,其特征在于所述ZnO/Fe2O3/ZnFe2O4三元复合负极材料能应用于制备锂离子电池。
说明书

技术领域

[0001] 本发明属于化学电源技术领域,具体涉及一种锂离子电池用高性能氧化锌/三氧化二铁/ 铁酸锌(ZnO/Fe2O3/ZnFe2O4)三元复合负极材料的制备方法。技术背景
[0002] 双过渡金属氧化物负极材料利用两种金属的复配原则,发挥多组分优势,与一般过渡金属氧化物相比具有更好的嵌/脱锂性能。其中,双过渡金属氧化物ZnFe2O4由于具有相对较高的理论比容量(1072mAhg-1)、安全性好、原料来源广泛、成本低、环境友好等优点而受到更多人的重视。然而,ZnFe2O4作为锂离子电池负极材料在嵌/脱锂过程中会发生明显的体积变化导致颗粒粉化、脱落,使其电接触变差,从而导致电极性能变差。与金属氧化物复合,利用相与相之间的协同效应,可以有效缓解材料在嵌脱锂过程中产生的内应力;微观结构调控制备具有微/纳结构的电极材料利用微米结构和纳米结构的协同作用,同样可以缓解材料在嵌脱锂过程中产生的内应力,提高ZnFe2O4的嵌/脱锂性能。为此,本发明提出一种十分简便的制备具有微/纳分级片状结构的高性能ZnO/Fe2O3/ZnFe2O4三元复合负极材料的方法。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供一种制备锂离子电池用高性能ZnO/Fe2O3/ZnFe2O4三元复合负极材料的方法。
[0004] 具体步骤为:
[0005] (1)将六水合硝酸锌Zn(NO3)2.6H2O和六水合氯化铁FeCl3.6H2O按锌、铁摩尔比为1:2 混合。
[0006] (2)按蔗糖与FeCl3.6H2O的质量比为1:1的比例向步骤(1)的混合物中加入蔗糖,再向其中加入Zn(NO3)2.6H2O,步骤(2)加入的Zn(NO3)2.6H2O与步骤(1)加入的FeCl3.6H2O的摩尔比为1:32~1:2,然后加入去离子水使其全部溶解。
[0007] (3)将步骤(2)所得的混合溶液置于马弗炉中在空气气氛下由室温加热到600℃,升温速度为5℃/min,在600℃条件下烧结3小时,随炉冷却后得到具有微/纳分级片状结构 ZnO/Fe2O3/ZnFe2O4三元复合负极材料。
[0008] 本发明方法制备的ZnO/Fe2O3/ZnFe2O4三元复合材料作为锂离子电池负极材料具有较高嵌/脱锂性能,且制备方法十分简便、成本低、产率高、制备条件易于控制,适用于大规模生产。

实施方案

[0011] 下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明,需要指出的是以下实施例是为了本领域的技术人员更好地理解本发明,而不是对本发明保护范围的限制,该领域的技术人员可以根据上述内容做出一些非本质的改进和调整。
[0012] 实施例1:
[0013] (1)将1.1g Zn(NO3)2.6H2O和2.0g FeCl3.6H2O混合。
[0014] (2)向步骤(1)的混合物中加入2.0g蔗糖,再向其中加入0.0688g Zn(NO3)2.6H2O(步骤(2) 加入的Zn(NO3)2.6H2O与步骤(1)加入的FeCl3.6H2O的摩尔比为1:32),然后加入5mL去离子水使其全部溶解。
[0015] (3)将步骤(2)所得的混合溶液置于马弗炉中在空气气氛下由室温加热到600℃,升温速度为5℃/min,在600℃条件下烧结3小时,随炉冷却后得到具有微/纳分级片状结构 ZnO/Fe2O3/ZnFe2O4三元复合负极材料。
[0016] 实施例2:
[0017] (1)将1.1g Zn(NO3)2.6H2O和2.0g FeCl3.6H2O混合。
[0018] (2)向步骤(1)的混合物中加入2.0g蔗糖,再向其中加入0.275g Zn(NO3)2.6H2O(步骤(2) 加入的Zn(NO3)2.6H2O与步骤(1)加入的FeCl3.6H2O的摩尔比为1:8),然后加入5mL去离子水使其全部溶解。
[0019] (3)将步骤(2)所得的混合溶液置于马弗炉中在空气气氛下由室温加热到600℃,升温速度为5℃/min,在600℃条件下烧结3小时,随炉冷却后得到具有微/纳分级片状结构 ZnO/Fe2O3/ZnFe2O4三元复合负极材料。
[0020] 实施例3:
[0021] (1)将1.1g Zn(NO3)2.6H2O和2.0g FeCl3.6H2O混合。
[0022] (2)向步骤(1)的混合物中加入2.0g蔗糖,再向其中加入1.1g Zn(NO3)2.6H2O(步骤(2) 加入的Zn(NO3)2.6H2O与步骤(1)加入的FeCl3.6H2O的摩尔比为1:2),然后加入5mL去离子水使其全部溶解。
[0023] (3)将步骤(2)所得的混合溶液置于马弗炉中在空气气氛下由室温加热到600℃,升温速度为5℃/min,在600℃条件下烧结3小时,随炉冷却后得到具有微/纳分级片状结构 ZnO/Fe2O3/ZnFe2O4三元复合负极材料。
[0024] 电化学性能测试:分别将实施例中制备的Fe2O3/ZnFe2O4作为活性材料,导电炭黑(Super P)作为导电剂,聚偏氟乙烯(PVDF)作为粘结剂按质量比6:3:1的比例混合研磨均匀后,加入适量的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP),调匀成浆后均匀涂覆在铜箔上,在80℃下干燥至恒重,冲裁后得到电极片。以铁酸锌电极片为工作电极,金属锂片为对电极,聚丙烯多孔膜 (Celgard 2400)为隔膜,1mol/L LiPF6的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)和碳酸二乙酯(DEC)的混合液(m(EC):m(DMC):m(DEC)=1:1:1)为电解液,在充满氩气的手套箱中组装成CR2016型扣式电池。采用深圳新威公司的BTS-5V/10mA型充放电测试仪测试电池的恒流充放电及倍率性能,充放电电压范围为0.01~3.0V,其中倍率性能测试的电流密度分别为1、3、5、7和10A/g,循环性能测试的电流密度为1A/g,充放电循环500圈,具体测试结果列于表1中。
[0025] 表1:实施例样品的性能测试结果
[0026]
[0027] 如图1所示,为实施例1~3制备的负极材料的XRD图谱。从图中可以看出,本发明制备的负极材料为ZnO/Fe2O3/ZnFe2O4三元复合负极材料。
[0028] 如图2所示,为实施例1~3制备的负极材料的SEM图。从图中可以看出,本发明制备的负极材料具有微/纳分级片状结构。

附图说明

[0009] 图1为实施例1~3所得的ZnO/Fe2O3/ZnFe2O4三元复合负极材料的XRD图谱。
[0010] 图2为实施例1~3所得的ZnO/Fe2O3/ZnFe2O4三元复合负极材料的SEM图。
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