專利名稱：用于鋰離子電池的氧化鐵-硒納米復合負極材料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬電化學技術領域，涉及氧化鐵-硒納米復合負極材料，具體涉及一中用 于鋰離子電池的氧化鐵-硒納米復合負極材料及其制備方法。
背景技術：
現(xiàn)有技術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 電池主要由碳基負極材料，有機液體電解質和含鋰的過渡金屬氧化物正極材料所組成。隨 著上述領域的發(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，為了進一步提高鋰離子電池的性能，本領域研究人員正在研究、尋找比碳基負極材料性 能更好的新型的負極材料。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。目前為止尚未見關于氧化鐵-硒O^e2O3-Se)納米復合材料用作鋰離子電池 負極材料的報道。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于進一步提高現(xiàn)有技術的鋰離子電池的性能，提供一種氧化 鐵-硒納米復合負極材料，具體涉及一種用于鋰離子電池的氧化鐵-硒(Fe2O3-Se)納米復 合負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)復合負極材料，是一種氧 化鐵-硒納米復合負極材料的薄膜材料。經研究表明，此類材料具有良好的電化學性能，可 作為高性能鋰離子電池的負極材料。本發(fā)明提出的作為鋰離子電池負極材料的氧化鐵-硒(Fe2O3-Se)納米復合材料為 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)納米復合負極材料的制備 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極材料的氧化鐵-硒(Fe2O3-Se)納米復合 材料薄膜將氧化鐵粉末和單質硒粉末混合，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)納米復合材料薄膜的物質組成和晶體結構由透 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)納米復合材料薄膜的物 質組成為1 和％。本發(fā)明制得的氧化鐵-硒(Fe2O3-Se)納米復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)納米復合材 料薄膜電極的電化學性能。其中，氧化鐵-硒納米復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 的干燥箱內進行，薄膜電池的充放電實驗在藍電(Land)薄膜電池測試系統(tǒng)上進行。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%。上述性能測試結果表明，本發(fā)明制得的氧化鐵-硒(Fe203-Se)納米復合材料是一 種新型的負極材料，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極 材料；3，該氧化鐵-硒(Fe203-Se)納米復合材料薄膜電極的可逆比容量為458mAh/g ；4，氧化鐵-硒(Fe203-Se)納米復合電極材料化學穩(wěn)定性好、比容量高、充放電平 臺的極化小；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)明的進行詳細地描述。需 要特別指出的是，具體實例和附圖僅是為了說明，顯然本領域的普通技術人員可以根據本 文說明，在本發(fā)明的范圍內對本發(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。


圖1為實施例1氧化鐵-硒(Fe2O3-Se)納米復合材料薄膜的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-硒納米復合材料(Fe203-Se)薄膜時，將氧化 鐵粉末和單質硒粉末混合，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)納米復合材料薄膜的物 質組成(如圖1和表1所示)。對不銹鋼基片上的氧化鐵-硒(Fe203-Se)復合材料薄膜電極的電化學性能測試 結果如下氧化鐵-硒(Fe203-Se)納米復合材料薄膜電極可在5 μ A/cm2充放電速率下進 行充放電循環(huán)。在電壓范圍0.01-4. OV內，第一次放電容量可達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)納米復合材料薄膜可用作鋰離子薄膜電池的負極材料。表1為氧化鐵-硒(Fe2O3-Se)納米復合材料薄膜的EDX分析表。表 權利要求
1.用于鋰離子電池的氧化鐵-硒納米復合負極材料，其特征在于，所述氧化鐵-硒納米 復合負極材料為氧化鐵-硒納米復合材料薄膜，其物質組成為狗203和％。
2.權利要求1的用于鋰離子電池的氧化鐵-硒納米復合負極材料的制備方法，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，濺射腔內真空度為10_4 10_5Pa，沉積時間為0. 5 2小時。
3.權利要求1所述的氧化鐵-硒納米復合負極材料在制備鋰離子電池薄膜電極中的用途。
4.按權利要求3的用途，其中的氧化鐵-硒納米復合負極材料直接制成鋰離子電池薄 膜電極。
5.按權利要求3或4的用途，其中的氧化鐵-硒納米復合負極材料為氧化鐵-硒納米 復合材料薄膜。
全文摘要
本發(fā)明屬電化學技術領域，涉及一種用于鋰離子電池的氧化鐵-硒納米復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極材料。制得的氧化鐵-硒納米復合材料薄膜電極的可逆比容量為458mAh/g；氧化鐵-硒納米復合電極材料化學穩(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)先權日2010年1月22日
發(fā)明者傅正文, 周永寧, 李雯靜 申請人:復旦大學