一种自组装氧化锌/磷酸锌/碳复合材料、电极及其制备方法.pdf

(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CN110534728A(43)申请公布日2019.12.03(21)申请号201910723973.0B82Y30/00(2011.01)(22)申请日2019.08.07(71)申请人华南师范大学地址510631广东省广州市天河区中山大道西55号华南师范大学半导体科学技术研究院(72)发明人赵灵智郭娅芸(74)专利代理机构广州市华学知识产权代理有限公司44245代理人仵乐娟(51)Int.Cl.H01M4/48(2010.01)H01M4/62(2006.01)H01M4/131(2010.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称一种自组装氧化锌/磷酸锌/碳复合材料、电极及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种自组装氧化锌/磷酸锌/碳复合材料、电极及其制备方法，该制备方法中以锌盐、沉淀剂以及可口可乐作为原料，结合水热反应以及煅烧制备出了包含有三维褶皱状磷酸锌/碳骨架，以及负载于三维褶皱状磷酸锌/碳骨架上的氧化锌纳米颗粒的复合材料。该复合材料用于电极中时，其三维褶皱状磷酸锌/碳骨架为导电缓冲体，负载的氧化锌纳米颗粒为主要活性物质，提高了整体电极的导电性和稳定性，具有良好的电化学性能。相对于其他与三维碳材料复合的电极，本发明性能优良，工艺简单，成本低廉，具有规模化应用的潜力。CN110534728ACN110534728A权利要求书1/1页1.一种自组装氧化锌/磷酸锌/碳复合材料的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤，将一定量的锌盐以及沉淀剂溶解于溶剂中，搅拌分散形成反应溶液；将上述反应溶液在80-120℃下进行水热反应4-8小时，获得前驱体；干燥上述前驱体，然后将干燥后的前驱体置于惰性气氛中在500-700℃下煅烧1-3小时，获得自组装氧化锌/磷酸锌/碳复合材料；其中，所述溶剂包含磷酸以及糖类物质。2.根据权利要求1的所述制备方法，其特征在于，所述溶剂为包含磷酸以及糖类物质的可口可乐。3.根据权利要求1或2的所述制备方法，其特征在于，所述锌盐为二水合醋酸锌，所述沉淀剂为六亚甲基四胺。4.根据权利要求1或2的所述制备方法，其特征在于，所述反应溶液中，所述锌盐以及所述沉淀剂的浓度均为0.1摩尔/升。5.根据权利要求1的所述制备方法，其特征在于，所述干燥之前，分别用去离子水以及乙醇清洗所述前驱体；所述干燥的条件是，将所述前驱体在60-100摄氏度下干燥8-16小时。6.根据权利要求1或5的所述制备方法，其特征在于，所述煅烧的条件为将所述前驱体置于氩气气氛中，以5℃/min的升温速率升温至600℃，保温2小时。7.根据权利要求3的所述制备方法，其特征在于，所述水热反应的温度为100℃，时间为6小时。8.一种自组装氧化锌/磷酸锌/碳复合材料，其特征在于，所述复合材料包含三维褶皱状磷酸锌/碳骨架，以及负载于三维褶皱状磷酸锌/碳骨架上的氧化锌纳米颗粒，所述三维褶皱状磷酸锌/碳骨架中的碳为无定型碳。9.根据权利要求8的所述自组装氧化锌/磷酸锌/碳复合材料，其特征在于，所述三维褶皱状磷酸锌/碳骨架掺杂有氮、硫原子。10.一种电极，其特征在于，所述电极包含权利要求8-9的所述自组装氧化锌/磷酸锌/碳复合材料。2CN110534728A说明书1/5页一种自组装氧化锌/磷酸锌/碳复合材料、电极及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及锂离子电池领域，具体涉及一种自组装氧化锌/磷酸锌/碳复合材料、电极及其制备方法。背景技术[0002]理论比容量低(约372mAh/g)的商业化碳类负极材料限制了锂离子电池的进一步发展，不能满足人们越来越高的需求。因此，寻找并制备高容量、长寿命及低成本的锂离子电池负极材料，已经成为目前国际上研发高性能锂离子电池材料重要的前沿方向。[0003]过渡金属氧化物(TMOs，M＝Fe，Co，Ni和Zn等)作为一种新型的负极材料已成为当下国际研究的热点，而其中氧化锌因为其理论比容量高(978mAh/g)、锂离子扩散系数大、安全性好和储量丰富等优点被认为是最有前景的负极材料之一。但其作为负极面临着诸如电子传导率低导致电极反应的可逆性不佳和充放电倍率性能差，活性物质剧烈的体积膨胀与粉化引发的容量衰减，充放电过程中固态电解质界面膜造成初期不可逆容量损失大以及制备成本高、周期长等问题。对此，研究者们一直致力于通过各种方式来改善氧化锌作为电极的电化学性能，其中制备氧化锌/碳复合材料是目前的研究重点，尤其是与机械性能良好的三维碳材料复合。[0004]如中国专利申请第201711449883.4号公开了一种可用于锂离子电池负极的氧化锌/碳复合材料的制备方法。通过静电纺丝技术获得混合均匀的Zn(CH3COO)2/PVP纳米