專利名稱：用于鋰離子電池的氧化鐵-硒納米復(fù)合負(fù)極材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬電化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，涉及氧化鐵-硒納米復(fù)合負(fù)極材料，具體涉及一中用 于鋰離子電池的氧化鐵-硒納米復(fù)合負(fù)極材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)公開了鋰離子電池是筆記本電腦、照相機、手機以及其它通訊器材的重 要電源，研究顯示，其有可能作為綠色能源用于汽車和其它交通工具。目前市售的鋰離子 電池主要由碳基負(fù)極材料，有機液體電解質(zhì)和含鋰的過渡金屬氧化物正極材料所組成。隨 著上述領(lǐng)域的發(fā)展及其實踐不斷擴展的需要，對鋰離子電池的性能的提高提出了更高的要 求，為了進(jìn)一步提高鋰離子電池的性能，本領(lǐng)域研究人員正在研究、尋找比碳基負(fù)極材料性 能更好的新型的負(fù)極材料。此外，隨著微電子器件的小型化，迫切要求開發(fā)與此相匹配的鋰 離子薄膜電池。目前為止尚未見關(guān)于氧化鐵-硒O^e2O3-Se)納米復(fù)合材料用作鋰離子電池 負(fù)極材料的報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于進(jìn)一步提高現(xiàn)有技術(shù)的鋰離子電池的性能，提供一種氧化 鐵-硒納米復(fù)合負(fù)極材料，具體涉及一種用于鋰離子電池的氧化鐵-硒(Fe2O3-Se)納米復(fù) 合負(fù)極材料及其制備方法。本發(fā)明提出的用于鋰離子電池的氧化鐵-硒(Fe2O3-Se)復(fù)合負(fù)極材料，是一種氧 化鐵-硒納米復(fù)合負(fù)極材料的薄膜材料。經(jīng)研究表明，此類材料具有良好的電化學(xué)性能，可 作為高性能鋰離子電池的負(fù)極材料。本發(fā)明提出的作為鋰離子電池負(fù)極材料的氧化鐵-硒(Fe2O3-Se)納米復(fù)合材料為 薄膜形式。本發(fā)明提出的用于鋰離子電池的氧化鐵-硒(Fe2O3-Se)納米復(fù)合負(fù)極材料的制備 方法，其包括下述步驟采用激光濺射沉積法制備鋰離子電池負(fù)極材料的氧化鐵-硒(Fe2O3-Se)納米復(fù)合 材料薄膜將氧化鐵粉末和單質(zhì)硒粉末混合，研磨后壓片制成激光濺射沉積所用的靶。靶和 基片距離為3 5cm，濺射腔內(nèi)真空度為10_4 10_5Pa，沉積時間為0. 5 2小時。本發(fā)明中，所述基片為不銹鋼基片。本發(fā)明中，氧化鐵-硒(Fe52O3-Se)納米復(fù)合材料薄膜的物質(zhì)組成和晶體結(jié)構(gòu)由透 射電子顯微鏡(JE0L 2010)確定。選區(qū)電子衍射圖譜(SAED)和X-射線能量散射譜(EDX) 結(jié)果表明，由所述的激光濺射沉積法制得的氧化鐵-硒(Fe2O3-Se)納米復(fù)合材料薄膜的物 質(zhì)組成為1 和％。本發(fā)明制得的氧化鐵-硒(Fe2O3-Se)納米復(fù)合材料薄膜可直接制成鋰離子電池薄 膜電極。
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本發(fā)明采用由三電極組成的薄膜電池系統(tǒng)測試氧化鐵-硒(Fe2O3-Se)納米復(fù)合材 料薄膜電極的電化學(xué)性能。其中，氧化鐵-硒納米復(fù)合薄膜用作工作電極，高純鋰片分別用 作為對電極和參比電極，。電解液為IM LiPF6+EC+DMC(V/V= 1/1)，薄膜電池裝配在充氬氣 的干燥箱內(nèi)進(jìn)行，薄膜電池的充放電實驗在藍(lán)電(Land)薄膜電池測試系統(tǒng)上進(jìn)行。本發(fā)明中，由激光濺射沉積法在不銹鋼片等基片上制得的氧化鐵-硒(Fe52O3-Se) 納米復(fù)合材料薄膜電極具有充放電性能，在電壓范圍0. 01 4. OV和電流密度5 μ A/cm2時， 放電反應(yīng)的平臺出現(xiàn)在0. 82V(相對于Li/Li+)，第二次放電過程與第一次放電過程相比，不 可逆放電容量損失為18.4%。第二周以后的循環(huán)過程有良好的可逆性，平均每次循環(huán)容量 衰減僅為0.56%。上述性能測試結(jié)果表明，本發(fā)明制得的氧化鐵-硒(Fe203-Se)納米復(fù)合材料是一 種新型的負(fù)極材料，具有如下優(yōu)點1，該材料為薄膜形式2，該薄膜制成的電極，具有良好的充放電循環(huán)可逆性，可作為鋰離子電池的負(fù)極 材料；3，該氧化鐵-硒(Fe203-Se)納米復(fù)合材料薄膜電極的可逆比容量為458mAh/g ；4，氧化鐵-硒(Fe203-Se)納米復(fù)合電極材料化學(xué)穩(wěn)定性好、比容量高、充放電平 臺的極化??；5，本發(fā)明制備方法簡單，適用于鋰離子電池。為了便于理解，以下將通過具體的附圖和實施例對本發(fā)明的進(jìn)行詳細(xì)地描述。需 要特別指出的是，具體實例和附圖僅是為了說明，顯然本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以根據(jù)本 文說明，在本發(fā)明的范圍內(nèi)對本發(fā)明做出各種各樣的修正和改變，這些修正和改變也納入 本發(fā)明的范圍內(nèi)。


圖1為實施例1氧化鐵-硒(Fe2O3-Se)納米復(fù)合材料薄膜的SAED譜圖。
具體實施例方式實施例1采用激光濺射沉積法制備氧化鐵-硒納米復(fù)合材料(Fe203-Se)薄膜時，將氧化 鐵粉末和單質(zhì)硒粉末混合，研磨后壓片制成激光濺射沉積所用的靶。靶和基片距離為3 5cm，濺射腔內(nèi)真空度為10-4 10-5Pa，沉積時間為0. 5 2小時。SAED和EDX衍射測定表明沉積的氧化鐵-硒(Fe203-Se)納米復(fù)合材料薄膜的物 質(zhì)組成(如圖1和表1所示)。對不銹鋼基片上的氧化鐵-硒(Fe203-Se)復(fù)合材料薄膜電極的電化學(xué)性能測試 結(jié)果如下氧化鐵-硒(Fe203-Se)納米復(fù)合材料薄膜電極可在5 μ A/cm2充放電速率下進(jìn) 行充放電循環(huán)。在電壓范圍0.01-4. OV內(nèi)，第一次放電容量可達(dá)561.58mAh/g，可逆容量為 458. 02mAh/g 左右。因此，在不銹鋼片上沉積的氧化鐵-硒(Fe203-Se)納米復(fù)合材料薄膜可用作鋰離子薄膜電池的負(fù)極材料。表1為氧化鐵-硒(Fe2O3-Se)納米復(fù)合材料薄膜的EDX分析表。表 權(quán)利要求
1.用于鋰離子電池的氧化鐵-硒納米復(fù)合負(fù)極材料，其特征在于，所述氧化鐵-硒納米 復(fù)合負(fù)極材料為氧化鐵-硒納米復(fù)合材料薄膜，其物質(zhì)組成為狗203和％。
2.權(quán)利要求1的用于鋰離子電池的氧化鐵-硒納米復(fù)合負(fù)極材料的制備方法，其特征 在于，采用激光濺射沉積法，通過下述步驟，將氧化鐵粉末和單質(zhì)硒粉末混合，研磨后壓片制成激光濺射沉積所用的靶；靶和基片 距離為3 5cm，濺射腔內(nèi)真空度為10_4 10_5Pa，沉積時間為0. 5 2小時。
3.權(quán)利要求1所述的氧化鐵-硒納米復(fù)合負(fù)極材料在制備鋰離子電池薄膜電極中的用途。
4.按權(quán)利要求3的用途，其中的氧化鐵-硒納米復(fù)合負(fù)極材料直接制成鋰離子電池薄 膜電極。
5.按權(quán)利要求3或4的用途，其中的氧化鐵-硒納米復(fù)合負(fù)極材料為氧化鐵-硒納米 復(fù)合材料薄膜。
全文摘要
本發(fā)明屬電化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于鋰離子電池的氧化鐵-硒納米復(fù)合材料及其制備方法。本發(fā)明材料為薄膜形式，通過激光濺射沉積法制得。該薄膜制成的電極，具有良好的充放電循環(huán)可逆性，可作為鋰離子電池的負(fù)極材料。制得的氧化鐵-硒納米復(fù)合材料薄膜電極的可逆比容量為458mAh/g；氧化鐵-硒納米復(fù)合電極材料化學(xué)穩(wěn)定性好、比容量高、充放電平臺的極化小。本發(fā)明制備方法簡單，適用于鋰離子電池。
文檔編號H01M4/139GK102136565SQ20101010016
公開日2011年7月27日 申請日期2010年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月22日
發(fā)明者傅正文, 周永寧, 李雯靜 申請人:復(fù)旦大學(xué)