CN107464923A - 一种纳米氧化锌/多孔碳原位复合高容量锂离子电池材料及其制备方法 - Google Patents

一种纳米氧化锌/多孔碳原位复合高容量锂离子电池材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种纳米氧化锌/多孔碳原位复合高容量锂离子电池材料及其制备方法，属于电极材料生产技术领域。以氯化锌和柠檬酸钠为原料，采用沉淀法制得柠檬酸锌前驱体，然后通过直接碳化法得到纳米氧化锌/多孔碳原位复合材料。利用本发明方法制备的纳米氧化锌/多孔碳复合材料，由于柠檬酸锌是由柠檬酸根和锌离子以络合方式形成，锌离子在原位位点上受控生成纳米氧化锌，柠檬酸根分解产生多孔碳材料，最终形成了纳米氧化锌均匀弥散分散于多孔碳，形成具有原位复合结构的纳米氧化锌/多孔碳原位复合材料。本发明可以有效地解决氧化锌体积效应、导电率低导致的容量衰减问题，使得高比容量、良好的循环和倍率性能得以实现。

Description

一种纳米氧化锌/多孔碳原位复合高容量锂离子电池材料及 其制备方法
技术领域
本发明涉及一种纳米氧化锌/多孔碳原位复合高容量锂离子电池材料及其制备方法，属于电极材料生产技术领域。
背景技术
氧化锌作为一种典型的半导体氧化物，具有较高的理论比容量(~978mAh/g)。然而，实际用作负极材料时，存在电子电导率低、充放电过程中体积效应明显(~220%)等问题，导致容量衰减明显，循环性能较差。目前，氧化锌负极材料的研究主要是通过碳材料的包覆、改性，提升导电性、改善体积效应。中国专利201410238248.1公开了一种锂离子电池用氧化锌/石墨烯复合材料的制备方法，中国专利201310665385.9公开了一种高容量的锂离子电池氧化锌/多孔碳复合材料及其制备方法。然而，上述方法均需要外加碳材料，工艺流程复杂，不易于操作。更为重要的是，上述方法未从分子尺度对复合材料的微观复合结构进行设计，不能从根本上解决氧化锌存在的体积效应等问题。
柠檬酸锌是Zn2+和C6H5O7 3-通过络合作用形成的有机酸盐，采用直接碳化法，柠檬酸锌发生分解，前驱体原位位点的Zn2+最终生成纳米氧化锌。同时，由于柠檬酸锌在惰性气氛下分解时，碳是过量的，分解完全后会形成碳骨架，而分解产物如H2O的逸出会起到造孔作用，最终生成多孔碳。
因此，本发明从分子尺度对纳米氧化锌/多孔碳复合结构进行设计，制备的纳米氧化锌均匀分散在多孔碳中，二者形成原位复合结构。多孔碳不仅可以提高导电率，内部大量孔隙使得比表面积增大，可作为缓冲层进一步减缓充放电过程中氧化锌的膨胀和收缩，可以有效地解决体积效应、导电率低导致的容量衰减问题，实现高比容量、良好的循环和倍率性能。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种纳米氧化锌/多孔碳原位复合高容量锂离子电池材料及其制备方法，该方法不需要外加碳材料，工艺流程简单，易于操作，并从分子尺度对复合材料的微观复合结构进行设计，从根本上解决了氧化锌存在的体积效应等问题。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种纳米氧化锌/多孔碳原位复合高容量锂离子电池材料，由纳米氧化锌和多孔碳构成，纳米氧化锌均匀分散于多孔碳中，形成原位复合结构。
所述纳米氧化锌/多孔碳原位复合材料为球状，直径为5~20μm。
所述纳米氧化锌/多孔碳原位复合材料的比表面积为5~30m2/g，介孔尺寸分布在10~30nm。
进一步地，一种纳米氧化锌/多孔碳原位复合高容量锂离子电池材料及其制备方法，包括以下步骤：
（1）称量无水氯化锌和二水柠檬酸三钠，分别溶于去离子水得到氯化锌溶液和柠檬酸钠溶液，将二者混合均匀得到混合溶液。
（2）加入无水乙醇至步骤（1）所得混合溶液中，然后置于60ºC恒温水浴锅中，在持续搅拌的反应条件下进行保温，反应沉淀产物冷冻干燥后得到柠檬酸锌前驱体。
（3）将步骤（2）所得柠檬酸锌前驱体装入坩埚后，置于水平管式炉中，在氩气条件下以5ºC/min的速率从室温升至碳化温度，保温后自然冷却至室温，最终碳化产物即纳米氧化锌/多孔碳原位复合材料。
所述步骤（2）中，保温时间为10min~6h。
所述步骤（3）中，碳化温度为600~800ºC，保温时间为1~4h。
本发明有益效果如下：
选用具有络合结构的柠檬酸锌为前驱体，通过直接碳化法即可一步得到纳米氧化锌/多孔碳复合材料，工艺流程简单，参数具有较强的可控性，操作方便，易于实现产业化。
针对柠檬酸锌的分子结构特性，从分子尺度对纳米氧化锌/多孔碳复合结构进行设计，制备的纳米氧化锌均匀分散在多孔碳中，二者形成原位复合结构。多孔碳不仅可以提高导电率，内部大量孔隙使得比表面积增大，可作为缓冲层进一步减缓充放电过程中氧化锌的膨胀和收缩，可以有效地解决体积效应、导电率低导致的容量衰减问题。
附图说明
图1为本发明实施例1纳米氧化锌/多孔碳原位复合材料的XRD图；
图2为本发明实施例1纳米氧化锌/多孔碳原位复合材料的Raman图；
图3为本发明实施例1纳米氧化锌/多孔碳原位复合材料的SEM图；
图4为本发明实施例1纳米氧化锌/多孔碳原位复合材料的TEM图；
图5为本发明实施例1纳米氧化锌/多孔碳原位复合材料的N2等温吸附-脱附曲线；
图6为本发明实施例1纳米氧化锌/多孔碳原位复合材料的首次充放电曲线；
图7为本发明实施例1纳米氧化锌/多孔碳原位复合材料的循环性能图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
首先，按摩尔比Zn2+:C6H5O7 3-为3:2称量4.09g无水氯化锌和5.88g二水柠檬酸三钠，分别溶于20mL去离子水得到氯化锌溶液和柠檬酸钠溶液，将二者混合均匀得到混合溶液。然后将加入20mL无水乙醇的混合溶液置于60ºC恒温水浴锅，在搅拌反应条件下保温30min，所得反应沉淀物利用无水乙醇/去离子水浸洗3次，通过冷冻干燥得到柠檬酸锌。然后将柠檬酸锌装入坩埚后，置于水平管式炉中，在氩气条件下以5ºC/min的速率从室温升至700ºC，保温3h后自然冷却至室温，最终碳化产物即为纳米氧化锌/多孔碳原位复合材料。
活性物质为纳米氧化锌/多孔碳原位复合材料，粘结剂选用聚偏氟乙烯，导电剂选用导电炭黑。按质量比活性物质：粘结剂：导电剂为7:2:1进行称量，将粘结剂溶解于NMP得到聚偏氟乙烯溶液，然后将聚偏氟乙烯溶液和活性物质、导电剂混合后在密闭条件下搅拌24h制得均匀浆料。
选用厚度为12μm的铜箔作为负极集流体，将铜箔固定于实验型涂布机的传送带末端，然后将浆料平摊于铜箔表面（钝面），涂布厚度设置为120μm，开启涂布机后在传送带的传动作用下使浆料均匀涂布于铜箔，最后将所得的涂膜在80ºC、真空条件下干燥处理24h。取出涂膜后，利用手动裁片机对涂膜进行裁片，得到Φ14的极片，然后将极片在80ºC、真空条件二次干燥处理2h后，对极片进行称量，记录极片的活性物质负载质量。
选用CR2032型扣式电池为模型进行电池组装，对电极选用纯锂片，电解液为1mol/L的LiPF6/EC-DEC(体积比1:1)的混合溶液，隔膜选用C2400聚丙烯多孔膜。在手套箱中，按从下到上的装配顺序：正极壳-弹簧片-垫片-锂片-电解液-隔膜-电解液-负极极片-负极壳进行电池组装。然后将组装的电池利用压力机进行压实处理，在手套箱中静止5h使电解液充分浸润后进行电化学性能测试。
图1为采用本实施例方法得到的纳米氧化锌/多孔碳原位复合材料的XRD图，如图所示，与标准卡片(JCPDS No. 36-1451 ZnO)相符，在2θ为32、35、37、48、57°处分别为ZnO的(100)、(002)、(101)、(102)和(110)晶面，而2θ为62.5、66、67.5、69、72.5、77°处则对应于(103)、(200)、(112)、(201)、(004)和(202)晶面。
图2为采用本实施例方法得到的纳米氧化锌/多孔碳原位复合材料的Raman图，可以看出，1344cm-1和1596cm-1处出现了明显的特征峰，分别为碳材料的D峰和G峰，而在430cm-1出现了相应的ZnO特征峰。
图3为采用本实施例方法得到的纳米氧化锌/多孔碳原位复合材料的SEM图，纳米氧化锌/多孔碳原位复合材料呈现较佳的球状外形，大小一致，直径为7~12μm，具有良好的分散均匀性，没有出现团聚现象。
图4为采用本实施例方法得到的纳米氧化锌/多孔碳原位复合材料的TEM图，可以看出，纳米氧化锌均匀分散在多孔碳材料中，形成原位复合结构。
图5为采用本实施例方法得到的纳米氧化锌/多孔碳原位复合材料的N2等温吸附-脱附曲线，由BET计算可知比表面积为10.446m2/g，介孔直径为19.046nm。
图6为采用本实施例方法得到的纳米氧化锌/多孔碳原位复合材料的首次充放电曲线，可以看出，在电流密度为100mA/g，电压为0.01~3V条件下进行恒流充放电测试，首次放电/充电比容量分别为985mAh/g和711mAh/g，库伦效率为72.2%。
图7为采用本实施例方法得到的纳米氧化锌/多孔碳原位复合材料的循环性能图，可以看出，经过5次循环后，充放电曲线基本重合，容量衰减明显降低，库伦效率高于90%。同时，在50次循环内，样品保持了良好的循环稳定性，循环50圈后，放电比容量为522mAh/g。
实施例2
首先，按摩尔比Zn2+:C6H5O7 3-为3:2称量4.09g无水氯化锌和5.88g二水柠檬酸三钠，分别溶于20mL去离子水得到氯化锌溶液和柠檬酸钠溶液，将二者混合均匀得到混合溶液。然后将加入20mL无水乙醇的混合溶液置于60ºC恒温水浴锅，在搅拌反应条件下保温10min，所得反应沉淀物利用无水乙醇/去离子水浸洗3次，通过冷冻干燥得到柠檬酸锌。然后将柠檬酸锌装入坩埚后，置于水平管式炉中，在氩气条件下以5ºC/min的速率从室温升至600ºC，保温1h后自然冷却至室温，最终碳化产物即为纳米氧化锌/多孔碳原位复合材料。
活性物质为纳米氧化锌/多孔碳原位复合材料，粘结剂选用聚偏氟乙烯，导电剂选用导电炭黑。按质量比活性物质：粘结剂：导电剂为7:2:1进行称量，将粘结剂溶解于NMP得到聚偏氟乙烯溶液，然后将聚偏氟乙烯溶液和活性物质、导电剂混合后在密闭条件下搅拌24h制得均匀浆料。
选用厚度为12μm的铜箔作为负极集流体，将铜箔固定于实验型涂布机的传送带末端，然后将浆料平摊于铜箔表面（钝面），涂布厚度设置为120μm，开启涂布机后在传送带的传动作用下使浆料均匀涂布于铜箔，最后将所得的涂膜在80ºC、真空条件下干燥处理24h。取出涂膜后，利用手动裁片机对涂膜进行裁片，得到Φ14的极片，然后将极片在80ºC、真空条件二次干燥处理2h后，对极片进行称量，记录极片的活性物质负载质量。
选用CR2032型扣式电池为模型进行电池组装，对电极选用纯锂片，电解液为1mol/L的LiPF6/EC-DEC(体积比1:1)的混合溶液，隔膜选用C2400聚丙烯多孔膜。在手套箱中，按从下到上的装配顺序：正极壳-弹簧片-垫片-锂片-电解液-隔膜-电解液-负极极片-负极壳进行电池组装。然后将组装的电池利用压力机进行压实处理，在手套箱中静止5h使电解液充分浸润后进行电化学性能测试。
本实施例方法和实施例1基本相同，不同之处在于恒温水浴保温时间为10min，碳化温度为600ºC以及碳化保温时间为1h。该方法所得的纳米氧化锌/多孔碳原位复合材料的首次放电/充电比容量分别为1038mAh/g和741mAh/g，库伦效率为71.4%，循环50圈后，放电比容量为548mAh/g。
实施例3
首先，按摩尔比Zn2+:C6H5O7 3-为3:2称量4.09g无水氯化锌和5.88g二水柠檬酸三钠，分别溶于20mL去离子水得到氯化锌溶液和柠檬酸钠溶液，将二者混合均匀得到混合溶液。然后将加入20mL无水乙醇的混合溶液置于60ºC恒温水浴锅，在搅拌反应条件下保温2h，所得反应沉淀物利用无水乙醇/去离子水浸洗3次，通过冷冻干燥得到柠檬酸锌。然后将柠檬酸锌装入坩埚后，置于水平管式炉中，在氩气条件下以5ºC/min的速率从室温升至700ºC，保温2h后自然冷却至室温，最终碳化产物即为纳米氧化锌/多孔碳原位复合材料。
活性物质为纳米氧化锌/多孔碳原位复合材料，粘结剂选用聚偏氟乙烯，导电剂选用导电炭黑。按质量比活性物质：粘结剂：导电剂为7:2:1进行称量，将粘结剂溶解于NMP得到聚偏氟乙烯溶液，然后将聚偏氟乙烯溶液和活性物质、导电剂混合后在密闭条件下搅拌24h制得均匀浆料。
选用厚度为12μm的铜箔作为负极集流体，将铜箔固定于实验型涂布机的传送带末端，然后将浆料平摊于铜箔表面（钝面），涂布厚度设置为120μm，开启涂布机后在传送带的传动作用下使浆料均匀涂布于铜箔，最后将所得的涂膜在80ºC、真空条件下干燥处理24h。取出涂膜后，利用手动裁片机对涂膜进行裁片，得到Φ14的极片，然后将极片在80ºC、真空条件二次干燥处理2h后，对极片进行称量，记录极片的活性物质负载质量。
选用CR2032型扣式电池为模型进行电池组装，对电极选用纯锂片，电解液为1mol/L的LiPF6/EC-DEC(体积比1:1)的混合溶液，隔膜选用C2400聚丙烯多孔膜。在手套箱中，按从下到上的装配顺序：正极壳-弹簧片-垫片-锂片-电解液-隔膜-电解液-负极极片-负极壳进行电池组装。然后将组装的电池利用压力机进行压实处理，在手套箱中静止5h使电解液充分浸润后进行电化学性能测试。
本实施例方法和实施例1基本相同，不同之处在于恒温水浴保温时间为2h，碳化保温时间为2h。该方法所得的纳米氧化锌/多孔碳原位复合材料的首次放电/充电比容量分别为1109mAh/g和801mAh/g，库伦效率为72.2%，循环50圈后，放电比容量为565mAh/g。
实施例4
首先，按摩尔比Zn2+:C6H5O7 3-为3:2称量4.09g无水氯化锌和5.88g二水柠檬酸三钠，分别溶于20mL去离子水得到氯化锌溶液和柠檬酸钠溶液，将二者混合均匀得到混合溶液。然后将加入20mL无水乙醇的混合溶液置于60ºC恒温水浴锅，在搅拌反应条件下保温6h，所得反应沉淀物利用无水乙醇/去离子水浸洗3次，通过冷冻干燥得到柠檬酸锌。然后将柠檬酸锌装入坩埚后，置于水平管式炉中，在氩气条件下以5ºC/min的速率从室温升至800ºC，保温4h后自然冷却至室温，最终碳化产物即为纳米氧化锌/多孔碳原位复合材料。
活性物质为纳米氧化锌/多孔碳原位复合材料，粘结剂选用聚偏氟乙烯，导电剂选用导电炭黑。按质量比活性物质：粘结剂：导电剂为7:2:1进行称量，将粘结剂溶解于NMP得到聚偏氟乙烯溶液，然后将聚偏氟乙烯溶液和活性物质、导电剂混合后在密闭条件下搅拌24h制得均匀浆料。
选用厚度为12μm的铜箔作为负极集流体，将铜箔固定于实验型涂布机的传送带末端，然后将浆料平摊于铜箔表面（钝面），涂布厚度设置为120μm，开启涂布机后在传送带的传动作用下使浆料均匀涂布于铜箔，最后将所得的涂膜在80ºC、真空条件下干燥处理24h。取出涂膜后，利用手动裁片机对涂膜进行裁片，得到Φ14的极片，然后将极片在80ºC、真空条件二次干燥处理2h后，对极片进行称量，记录极片的活性物质负载质量。
选用CR2032型扣式电池为模型进行电池组装，对电极选用纯锂片，电解液为1mol/L的LiPF6/EC-DEC(体积比1:1)的混合溶液，隔膜选用C2400聚丙烯多孔膜。在手套箱中，按从下到上的装配顺序：正极壳-弹簧片-垫片-锂片-电解液-隔膜-电解液-负极极片-负极壳进行电池组装。然后将组装的电池利用压力机进行压实处理，在手套箱中静止5h使电解液充分浸润后进行电化学性能测试。
本实施例方法和实施例1基本相同，不同之处在于恒温水浴保温时间为6h，碳化温度为800 ºC及碳化保温时间为4h。该方法所得的纳米氧化锌/多孔碳原位复合材料的首次放电/充电比容量分别为985mAh/g和701mAh/g，库伦效率为71.2%，循环50圈后，放电比容量为503mAh/g。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种纳米氧化锌/多孔碳原位复合高容量锂离子电池材料，其特征在于：该纳米氧化锌/多孔碳原位复合高容量锂离子电池材料是由纳米氧化锌和多孔碳构成，纳米氧化锌均匀分散于多孔碳中，形成原位复合结构。
2.根据权利要求1所述的纳米氧化锌/多孔碳原位复合高容量锂离子电池材料，其特征在于：所述纳米氧化锌/多孔碳原位复合材料为球状，直径为5~20μm。
3.根据权利要求1所述的纳米氧化锌/多孔碳原位复合高容量锂离子电池材料，其特征在于：所述纳米氧化锌/多孔碳原位复合材料的比表面积为5~30m2/g，介孔尺寸分布在10~30nm。
4.一种权利要求1所述的纳米氧化锌/多孔碳原位复合高容量锂离子电池材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）称量无水氯化锌和二水柠檬酸三钠，分别溶于去离子水得到氯化锌溶液和柠檬酸钠溶液，将二者混合均匀得到混合溶液；
（2）加入无水乙醇至步骤（1）所得混合溶液中，然后置于60ºC恒温水浴锅中，在持续搅拌的反应条件下进行保温，反应沉淀产物冷冻干燥后得到柠檬酸锌前驱体；
（3）将步骤（2）所得柠檬酸锌前驱体装入坩埚后，置于水平管式炉中，在氩气条件下以5ºC/min的速率从室温升至碳化温度，保温后自然冷却至室温，最终碳化产物即纳米氧化锌/多孔碳原位复合材料。
5.根据权利要求4所述的纳米氧化锌/多孔碳原位复合高容量锂离子电池材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中，保温时间为10min~6h。
6.根据权利要求4所述的纳米氧化锌/多孔碳原位高容量锂离子电池复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中，碳化温度为600~800ºC，保温时间为1~4h。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108428877A (zh) * 2018-03-28 2018-08-21 成都理工大学 纳米Fe3O4@C原位复合多孔锂离子电池负极材料及其制备方法
CN109809387A (zh) * 2019-04-15 2019-05-28 山东大学 一种多孔碳材料及其制备方法
CN109962224A (zh) * 2019-03-07 2019-07-02 澳门大学 一种三维碳纳米片-氧化锌复合物及其制备方法与应用
CN110165184A (zh) * 2019-05-31 2019-08-23 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 锰钴氧/多孔碳微球负极材料的制备方法及产品和应用
CN110289407A (zh) * 2019-06-26 2019-09-27 浙江大学 一种用于锂离子电池的碳包覆掺钴氧化锌纳米材料
CN111710882A (zh) * 2020-06-28 2020-09-25 金汤杰 一种利用废旧锌锰电池制备锂电池负极材料的工艺
CN112355039A (zh) * 2020-12-06 2021-02-12 贵州福泉川东化工有限公司 一种黄磷废渣的储收一体双重回收装置及回收方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103606657A (zh) * 2013-12-10 2014-02-26 北京理工大学 一种高容量的锂离子电池氧化锌/多孔碳复合负极材料及其制备方法
CN104993126A (zh) * 2015-07-28 2015-10-21 河北工业大学 碳包覆Fe3O4纳米颗粒锂离子电池负极材料制备方法及其应用

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103606657A (zh) * 2013-12-10 2014-02-26 北京理工大学 一种高容量的锂离子电池氧化锌/多孔碳复合负极材料及其制备方法
CN104993126A (zh) * 2015-07-28 2015-10-21 河北工业大学 碳包覆Fe3O4纳米颗粒锂离子电池负极材料制备方法及其应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
QINGSHUI XIE等: "Yolk-shell ZnO-C microspheres with enhanced electrochemical performance as anode material for lithium ion batteries", 《ELECTROCHIMICA ACTA》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108428877A (zh) * 2018-03-28 2018-08-21 成都理工大学 纳米Fe3O4@C原位复合多孔锂离子电池负极材料及其制备方法
CN109962224A (zh) * 2019-03-07 2019-07-02 澳门大学 一种三维碳纳米片-氧化锌复合物及其制备方法与应用
CN109809387A (zh) * 2019-04-15 2019-05-28 山东大学 一种多孔碳材料及其制备方法
CN110165184A (zh) * 2019-05-31 2019-08-23 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 锰钴氧/多孔碳微球负极材料的制备方法及产品和应用
CN110289407A (zh) * 2019-06-26 2019-09-27 浙江大学 一种用于锂离子电池的碳包覆掺钴氧化锌纳米材料
CN111710882A (zh) * 2020-06-28 2020-09-25 金汤杰 一种利用废旧锌锰电池制备锂电池负极材料的工艺
CN112355039A (zh) * 2020-12-06 2021-02-12 贵州福泉川东化工有限公司 一种黄磷废渣的储收一体双重回收装置及回收方法

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