[发明专利]锌钴氧化物材料及其制备方法及锂离子电池负极材料

说明书

本发明提供了一种锌钴氧化物材料的制备方法，包括如下步骤：将表面活性剂、锌源、钴源和添加剂分别溶解于溶剂中形成混合溶液，其中溶剂中的所述锌源中锌离子的摩尔量与所述钴源中钴离子的摩尔量之比为1:2；将混合溶液放入反应釜内，然后将反应釜密封并置于180‑200℃温度条件进行水热反应，得到反应产物；将所述反应产物进行清洗并干燥，得到前驱体；将所述前驱体置于500‑600℃的温度条件下热处理3‑6小时得到锌钴氧化物材料。同时本发明还提供一种锌钴氧化物。本申请提供的锌钴氧化物作为锂离子电池负极材料时，其在充放电过程中体积变化小，因此具有良好的充放电循环稳定性能。本申请还提供一种锂离子电池负极材料。

技术领域

本发明涉及锂离子电池负极材料制备领域，具体涉及一种锌钴氧化物材料及其制备方法及包括该锌钴氧化物的锂离子电池负极材料。

背景技术

锂离子电池因具有工作电压高、比能量大、循环寿命长、无污染和无记忆效应等优点，已经广泛应用于我们的日常生活中。在锂离子电池体系里，负极材料对电池的整体性能起着至关重要的作用，理想情况下要求负极材料的比容量大，锂损失量小，反应可逆性好，电池能量密度大及循环性能好。目前商业化锂离子电池的负极材料主要是各种石墨类碳材料，其多次充放电循环性能优异，但是石墨的体积比容量不够高(理论容量仅为372mA h g-1)，快速充电时容易在石墨表面析出锂并产生锂枝晶，带来安全隐患，很难满足动力电池的需要。因此寻找具有高容量，高循环效率的负极材料对锂离子电池的发展具有重大意义。

锌钴氧化物是一种尖晶石型过渡金属氧化物，因具有比容量高，电化学活性强，循环寿命长等优点，受到了研究者的广泛关注。但是，锌钴氧化物的导电性偏差，在充放电过程中体积变化大，导致其循环性能和倍率性能均较差，限制了该材料的实际使用。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种充放电过程中体积变化小、循环性能和倍率性能好的锌钴氧化物材料及其制备方法。

一种锌钴氧化物材料的制备方法，包括如下步骤：将表面活性剂、锌源、钴源和添加剂分别溶解于溶剂中形成混合溶液，其中溶剂中的所述锌源中锌离子的摩尔量与所述钴源中钴离子的摩尔量之比为1:2；将混合溶液放入反应釜内，然后将反应釜密封并置于180-200℃温度条件进行水热反应，得到反应产物；将所述反应产物进行清洗并干燥，得到前驱体；将所述前驱体置于500-600℃的温度条件下热处理3-6小时得到锌钴氧化物材料。

进一步地，所述锌源为氯化锌、硝酸锌和乙酸锌中的一种或几种的混合物。

进一步地，所述添加剂为柠檬酸钾和柠檬酸钠中的一种或者两种的混合。

进一步地，所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮，搜索聚乙烯吡咯烷酮为分子量为10000的聚乙烯吡咯烷酮、分子量为58000的聚乙烯吡咯烷酮或分子量为1300000的聚乙烯吡咯烷酮中的一种或几种的混合。

进一步地，所述水热反应温度为180℃，反应时间为12-20小时。

进一步地，采用去离子水和无水乙醇对所述反应产物进行清洗。

进一步地，采用马弗炉对所述前驱体进行热处理，并且所述马弗炉的升温速率介于1-5℃/min。

一种锌钴氧化物材料，所述锌钴氧化物包括多个锌钴氧化物纳米颗粒，多个所述锌钴氧化物纳米颗粒自组装形成空心八面体结构，所述空心八面体结构的尺寸介于5-10微米之间，并且所述空心八面体结构的壁厚为200-300纳米。

进一步地，所述锌钴氧化物纳米颗粒的尺寸为10-20纳米。

一种锂离子电池负极材料，所述锂离子电池负极材料包括如上所述的锌钴氧化物材料。

附图说明

图1是本发明揭示的锌钴氧化物材料的制备方法流程图。