[發明專利]花狀多級結構氧化鋅支撐骨架及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201210254798.3
• 申請日: 2012-07-20
• 公開（公告）號: CN102912437A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 馬淳安;陳歡
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: C30B29/16
• 分類號: C30B29/16;C30B29/62;C30B30/02;H01M4/66;B82Y30/00
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 黃美娟;俞慧

1.一種花狀多級結構氧化鋅支撐骨架，其特征在于：所述花狀多級結構氧化鋅支撐骨架是一種原位生長在導電襯底上的多級結構氧化鋅材料，所述多級結構氧化鋅材料的形狀是由樹枝狀氧化鋅納米線陣列構成的花狀多級結構，所述的樹枝狀氧化鋅納米線陣列是具有wurtzite晶相結構、沿[001]晶向生長、生長方向各異的單晶氧化鋅納米線陣列。

2.如權利要求1所述的花狀多級結構氧化鋅支撐骨架，其特征在于：所述的導電襯底為銅箔。

3.一種如權利要求1或2所述的花狀多級結構氧化鋅支撐骨架的制備方法，其特征在于所述制備方法包括以下步驟：

1）導電襯底進行清洗處理；

2）將經過清洗處理的導電襯底作為工作電極，金屬鉑片電極和飽和甘汞電極分別作為對電極和參比電極，將工作電極、對電極和參比電極共同置于電沉積溶液中，持續通入氧氣，攪拌，維持電沉積溶液溫度為75~90℃，在工作電極和參比電極之間施加恒定沉積電位進行電沉積，電沉積完畢后取出導電襯底水洗、干燥，得到生長在導電襯底上的花狀多級結構氧化鋅支撐骨架；所述電沉積溶液由氯化鉀、醋酸鋅和去離子水組成，其中氯化鉀的濃度為0.05~0.2mol/L，醋酸鋅的濃度為0.04~0.06mmol/L。

4.如權利要求3所述的花狀多級結構氧化鋅支撐骨架的制備方法，其特征在于：所述步驟2）中，恒定沉積電位為0.9~1.0V，電沉積時間為20~40分鐘。

5.如權利要求3所述的花狀多級結構氧化鋅支撐骨架的制備方法，其特征在于：所述電沉積溶液中，氯化鉀的濃度為0.1mol/L，醋酸鋅的濃度為0.05mmol/L。

6.如權利要求3所述的花狀多級結構氧化鋅支撐骨架的制備方法，其特征在于：通入的氧氣流量為4~10L/h。

7.一種基于權利要求1或2所述的花狀多級結構氧化鋅支撐骨架的復合硅基鋰電池負極材料，其特征在于：所述復合硅基鋰電池負極材料由花狀多級結構氧化鋅支撐骨架和依次包覆在花狀多級結構氧化鋅支撐骨架上的金屬鎳層和非晶硅層構成。

8.如權利要求7所述的復合硅基鋰電池負極材料，其特征在于：所述復合硅基鋰電池負極材料是以生長有花狀多級結構氧化鋅支撐骨架的導電襯底為襯底，采用磁控濺射方法依次沉積金屬鎳層、非晶硅層而制得。

9.如權利要求8所述的復合硅基鋰電池負極材料，其特征在于：沉積金屬鎳層采用如下條件：直流電源輸出功率20~35W，氬氣氣壓0.8~1.0Pa，鎳材料沉積速率為4~10nm/min，沉積時間為2~10分鐘。

10.如權利要求8所述的復合硅基鋰電池負極材料，其特征在于沉積非晶硅層采用如下條件：待金屬鎳層沉積結束后，設置射頻電源輸出功率40~80W，氬氣氣壓0.8~1.2Pa，非晶硅材料沉積速率為4~10nm/min，沉積時間為20~40分鐘。