Page 123 - 《精细化工》2020年第8期

第 37 卷第 8 期 精 细 化 工 Vol.37, No.8
202 0 年 8 月 FINE CHEMICALS Aug. 2020

有机电化学与工业
烧结温度对 Fe(OH) 胶体制备 Fe O 3
3
2
材料储锂性能的影响

姚金环 1,2 ，张竹柳 1,2 ，杨永德 1,2 ，李延伟 1,2*

（1. 广西电磁化学功能物质重点实验室，广西 桂林 541004；2. 桂林理工大学 化学与生物工程学院，
广西 桂林 541004）

摘要：以 Fe(OH) 3 胶体为铁源，探索了一步烧结法制备二维片状结构 Fe 2 O 3 电极材料，考察了烧结温度（400、
500、600 和 700 ℃）对材料微观结构和储锂性能的影响。结果表明：400 ℃烧结的样品为 α-Fe 2 O 3 /Fe 3 O 4 复合
材料，其他温度烧结得到的是纯的 α-Fe 2 O 3 ；随着烧结温度的升高，组成片状结构致密相连的不规则颗粒逐渐分
离，二维片状结构接近坍塌。电化学性能研究发现：500 ℃下得到的样品电极具有相对较好的储锂性能，在 1 A/g
的电流密度下循环 450 圈后放电比容量达 628.6 mA·h/g，当电流密度为 4 A/g 时，放电比容量仍有 352.3 mA·h/g。
+
动力学及电极稳定性分析发现，500 ℃烧结的样品 Li 扩散系数最大（还原峰和氧化峰对应的扩散系数值分别为：
2
1.57×10 –13 和 4.60×10 –13 cm /s），充放电循环过程中结构稳定性最好。
关键词：氧化铁；负极材料；锂离子电池；氢氧化铁胶体；蔗糖；有机电化学
中图分类号：TM192 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2020) 08-1621-08

Effect of calcination temperature on lithium storage performance of

Fe 2O 3 material prepared from Fe(OH) 3 colloid

1,2
1,2
1,2
YAO Jinhuan , ZHANG Zhuliu , YANG Yongde , LI Yanwei 1,2*
（1. Guangxi Key Laboratory of Electrochemical and Magnetochemical Functional Materials, Guilin 541004, Guangxi,
China; 2. College of Chemistry and Bioengineering, Guilin University of Technology, Guilin 541004, Guangxi, China）

Abstract: Two-dimensional flake Fe 2O 3 electrode materials were prepared by one-step sintering method
using Fe(OH) 3 colloid as iron source. The effects of sintering temperature (400, 500, 600, and 700 ℃) on
the microstructure and lithium storage performance of Fe 2O 3 samples were investigated. The results
demonstrated that the sample sintered at 400 ℃ was α-Fe 2O 3/Fe 3O 4 composites, while the samples sintered
at 500, 600, and 700 ℃ were single phase α-Fe 2O 3. With the increase of sintering temperature, the tight
connected irregular particles in the flake gradually got separated so that the two-dimensional flake structure
tended to collapse. The results of electrochemical performance tests showed that the electrode prepared
from the sample sintered at 500 ℃ exhibited relative good lithium storage performance, a high specific
discharge capacity of 628.6 mA·h/g still remained after 450 cycles at 1 A/g, and the specific discharge
capacity maintained at 352.3 mA·h/g even at 4 A/g. The kinetic and the cycling stability results revealed
+
that this electrode had the largest Li diffusion coefficient (the diffusion coefficient values corresponding to
2
–13
–13
reduction peak and oxidation peak are 1.57×10 and 4.60×10 cm /s, respectively), and displayed the
best structural stability in the process of charging and discharging cycle.
Key words: iron oxide; anode materials; lithium ion batteries; iron hydroxide colloid; sucrose;
electro-organic chemistry

锂离子电池（LIBs）具有能量密度高、循环寿 命长、使用温度范围宽等优点，被广泛应用于便携

收稿日期：2019-10-21; 定用日期：2020-03-30; DOI: 10.13550/j.jxhg.20190998
基金项目：国家自然科学基金（51964012）；广西自然科学基金（2017GXNSFAA198117）
作者简介：姚金环（1980—），女，教授，E-mail：yaojinhuan@126.com。联系人：李延伟（1979—），男，教授，E-mail：lywhit@126.com。