[發明專利]中空片狀氧化鋅/四氧化三鈷異質結、電極、鋰離子電池及其制備方法有效
| 申請號： | 201910547342.8 | 申請日： | 2019-06-24 |
| 公開（公告）號： | CN110323425B | 公開（公告）日： | 2021-04-06 |
| 發明（設計）人： | 趙靈智;李娟 | 申請（專利權）人： | 華南師范大學 |
| 主分類號： | H01M4/36 | 分類號： | H01M4/36;H01M4/48;H01M4/52;H01M4/62;H01M4/13;H01M10/0525;B82Y30/00 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 中空 片狀 氧化鋅 氧化 三鈷異質結 電極 鋰離子電池 及其 制備 方法 | ||
本發明涉及中空片狀氧化鋅/四氧化三鈷異質結、電極、鋰離子電池及其制備方法，該方法以鋅源、鈷源以及有機配體為溶質，以去離子水為溶劑進行共沉淀反應，收集沉淀、烘干，得到Zn?Co?ZIF片狀前體，將該片狀前體置于空氣氣氛中，以一定的升溫速度加熱至煅燒溫度，恒溫保持一段時間，從而獲得中空片狀氧化鋅/四氧化三鈷異質結。以獲得的氧化鋅/四氧化三鈷異質結制備電極材料，并用于鋰離子電池，呈現出了優異的電化學性能。
技術領域
本發明涉及異質結鋰離子電池負極材料制備領域，具體涉及一種中空片狀氧化鋅/四氧化三鈷異質結、電極、鋰離子電池及其制備方法。
背景技術
鋰離子電池因其功率密度高、循環壽命長而成為重要的儲能體系，為了滿足新的需求，電池需要具備更好的性能，尤其在能量密度和循環穩定性方面。目前鋰離子電池的商業化負極材料主要是石墨，其理論比容量很低，僅372mAh.g-1，不能滿足當今社會的需要。因此，開發出比容量高、安全性好、循環穩定可商業化生產的負極材料，是鋰離子電池領域亟待解決的問題。
過渡金屬氧化物(TMO)(如Fe3O4、Co3O4和NiO、ZnO等)具有較高的理論比容量，是石墨基負極的2～3倍。并且生產成本低，能量密度高，循環穩定性好，在儲能領域備受關注。例如，Co3O4的理論比容量(890mAh.g-1)、成本低并且資源豐富。但其在循環過程中這些氧化物均存在導電能力差、能量衰退快和體積膨脹較大等缺點，無法實現實際生產中的應用。
發明內容
針對現有技術中存在的技術問題，本發明的首要目的是提供中空片狀氧化鋅/四氧化三鈷異質結、電極、鋰離子電池及其制備方法。基于上述目的，本發明至少提供如下技術方案：
中空片狀氧化鋅/四氧化三鈷異質結的制備方法，其包括以下步驟：
以鋅源、鈷源以及有機配體為溶質，以去離子水為溶劑進行共沉淀反應，收集沉淀、烘干，得到Zn-Co-ZIF片狀前體，所述鋅源與所述鈷源的摩爾比為0.33～1.1，所述鋅源以及所述鈷源中的鋅離子以及鈷離子與所述有機配體的摩爾比為1:4～8；
將上述Zn-Co-ZIF片狀前體置于空氣氣氛中，以一定的升溫速度加熱至400-450℃下恒溫煅燒30min-1h，獲得中空片狀氧化鋅/四氧化三鈷異質結。
進一步的，所述鋅源為Zn(NO3)2·6H2O，所述鈷源為Co(NO3)2.6H2O，所述有機配體為2-甲基咪唑。
進一步的，所述共沉淀反應的條件為，將所述鋅源、所述鈷源以及所述有機配體均勻分散于去離子水中形成溶液，將所述溶液置于恒溫水浴中10-20小時，所述恒溫水浴的溫度為25℃。
進一步的，所述烘干的條件為，將收集的沉淀置于真空烘箱中，在60-80℃下干燥10-12小時。
進一步的，所述一定的升溫速度為0.2-2℃/min。
進一步的，所述溶質與所述溶劑的質量體積比為40:1(mg/ml)。
進一步的，所述Zn(NO3)2·6H2O與所述Co(NO3)2.6H2O的摩爾比為1:1，所述Zn(NO3)2·6H2O以及所述Co(NO3)2.6H2O中的鋅離子以及鈷離子與所述2-甲基咪唑的摩爾比為1:4。
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