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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106848277A(43)申请公布日2017.06.13(21)申请号201710045078.9(22)申请日2017.01.22(71)申请人曲阜师范大学地址273100山东省济宁市曲阜市静轩西路57号(72)发明人于洋耿孝岭王巍(51)Int.Cl.H01M4/46(2006.01)H01M4/525(2010.01)H01M4/583(2010.01)H01M4/62(2006.01)H01M10/0525(2010.01)H01M4/36(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图7页(54)发明名称一种镁铁氧/碳复合材料及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种镁铁氧/碳复合材料及其制备方法,将铁源、镁粉、液体碳源混合,转移到密闭反应容器内,密封并置于坩埚炉中,在550-650℃下反应8-12h,从而得到复合产物。本发明中镁粉、液体碳源、铁盐同时反应,生产的氧化镁与氧化铁形成均一相镁铁氧,液体碳源形成的碳层恰好包覆在颗粒表面。在此过程中,氧化镁与氧化铁的同步合成,在生成二元氧化物颗粒时,同步热解液体碳源得到碳包覆层,两种物质在化学反应的气氛下相互依附,碳包覆层与二元氧化物颗粒形成理想的核壳结构,一步构建碳复合材料。CN106848277ACN106848277A权利要求书1/1页1.一种镁铁氧/碳复合材料,其特征在于:碳的存在形式包括碳包覆层和碳球,碳包覆层彼此连接呈现三维立体构型,均匀包覆在镁铁氧化物颗粒表面,碳球直径为微米级,碳包覆层厚度为7-9nm,镁铁氧化物颗粒直径为30-80nm,碳包覆层和碳球的质量比为1∶8-10。2.制备如权利要求1所述复合材料的方法,其特征在于:将铁源、镁粉、液体碳源混合,转移到密闭反应容器内,密封并置于坩埚炉中,在550-650℃下反应8-12h,从而得到复合产物。3.如权利要求2所述的方法,其特征在于:铁源为三价铁源;优选硝酸铁、氯化铁的至少一种。4.如权利要求2所述的方法,其特征在于:液体碳源为醇类和醚类;优选无水乙醇、乙二醇丙酮、乙醚的至少一种。5.如权利要求2所述的方法,其特征在于:铁和镁的摩尔比为2-2.5∶1-1.5。6.如权利要求2所述的方法,其特征在于:液体碳源的体积与镁的摩尔数比例为0.1-0.5mol/L。7.如权利要求2所述的方法,其特征在于:铁源、镁粉、液体碳源混合条件为室温下超声混合30min。8.如权利要求2所述的方法,其特征在于:坩埚炉中的升温速率为6-8℃/min。9.如权利要求2所述的方法,其特征在于:复合产物经水和醇的混合溶液洗涤后,60-80℃下烘干4-10h。2CN106848277A说明书1/6页一种镁铁氧/碳复合材料及其制备方法技术领域[0001]本申请涉及了一种可作为锂离子电池负极材料的碳复合材料的制备方法及其锂电性质检测,特别是一种碳复合镁铁氧材料的制备方法及其应用,其作为锂电负极材料表现出高倍率、循环稳定的特点。背景技术[0002]目前金属氧化物作为锂离子负极材料是一个热门的研究课题(其理论比容量高达1000mAh/g,而传统石墨类负极材料,理论比容量仅为372mAh/g),但是其自身存在一定的缺陷从而限制其应用。[0003]氧化物作为锂电负极材料,如单纯的氧化铁,在循环过程中,相当于是氧化铁与金属铁颗粒之间的充放电行为,即电池一次循环前后的物相发生变化,由此导致材料结构坍塌,循环性逐步变差。目前最有效的方法是在氧化物颗粒表层包覆一层导电碳,此碳层可阻止氧化物之间的聚集,也可作为氧化物的支撑体,保持其微观形貌不变;再次,碳包覆层具有极好的导电性,可以提高材料的高倍率充放电性能,这一改进途径得到研究人员的普遍认同。[0004]人们认为包覆碳材料主要改变的是材料表面的结构特征,为使得材料的颗粒内部也得到相似的改进,研究人员发现利用两种甚至多种金属的协同作用,可以改良材料的活性和结构稳定性。此类多元氧化物在循环过程中,伴随锂离子的嵌入/脱出,生产相应的氧化物。如铜铁氧材料,初始材料为CuFe2O4纯相,电池首先放电,发生如下反应(1-2);首次充电,发生(3-4)反应,以上为第一个循环结束。电池继续循环,则只是(3-4)的反应,即后续反应为氧化物与其相应金属的相互转化。--[0005]CuFe2O4+nLi-ne→LinCuFe2O4(1)--00[0006]LinCuFe2O4-(8-n)Li+(8-n)e→xCu+(2-x)Fe+FexCu1-x+4Li2O(0≤n.x≤1)(2)[0007][0008][0009]目前,为得到多元氧化物以及碳复合/碳包覆结构,研究人员一般采取的实验方案如下:[0010]A.固相合成法,如CuFe2O4,先通过球磨混合原材