[发明专利]一种ZnCo

说明书

本申请公开了一种ZnCo₂O₄/C复合负极材料及其制备方法以及锂离子电池，属于电池材料技术领域，其中ZnCo₂O₄/C复合负极材料包括多孔碳纳米花瓣和均匀镶嵌在所述多孔碳纳米花瓣中的ZnCo₂O₄纳米颗粒，所述多孔碳纳米花瓣在根部相互连接形成绣球花状结构。本申请解决了现有ZnCo₂O₄基锂离子电池负极材料倍率容量低和循环寿命差的问题，改善了ZnCo₂O₄基锂离子电池负极材料的电化学活性和结构稳定性，其在电化学循环过程中表现出突出的循环寿命和高倍率容量。

技术领域

本申请涉及电池材料技术领域，具体涉及一种ZnCo₂O₄/C复合负极材料及其制备方法以及锂离子电池。

背景技术

近年来，锂离子电池凭借其高能量密度，长循环寿命以及环境友好性成为最有潜力的能量存储和转化设备之一。为了满足对锂离子电池越来越高的性能要求，大量工作致力于电极活性材料的开发和结构设计。与目前商业化的石墨负极材料(理论容量为372mAh/g)相比，作为下一代最有希望的氧化还原型锂离子电池负极材料，以ZnCo₂O₄为代表的过渡金属氧化物凭借其高理论容量(976mAh/g)，生态友好，以及资源丰富，近来吸引了大量关注。然而，由于其低电导率，充放电过程中的体积变化巨大(～200％)，以及易于团聚的缺点，ZnCo₂O₄作为负极材料往往表现出差的循环稳定性和低倍率性能，从而限制了其大规模应用。

目前已有大量方法被用于ZnCo₂O₄基锂离子电池负极材料电化学性能的提高，但均未能解决上述问题。比如专利CN201310535536.9制备多孔ZnCo₂O₄离子电池负极材料来提升其电化学性能，虽然其在低电流密度条件下测试比常见ZnCo₂O₄负极材料充放电容量有所提高，但是仍然未真正解决低倍率容量和低循环寿命的痼疾。专利CN201410024632.1通过在铜网集流体上直接生长纳米钴酸锌增加材料的导电性。然而，大尺寸且无保护的ZnCo₂O₄负极材料仍然面临着循环过程中较大的体积变化和严重的颗粒团聚问题。因此，目前ZnCo₂O₄基复合负极材料规模化生产与实际应用仍然较远。介于此，发展简单可靠的新型制备方法以及设计结构稳定、性能优越的ZnCo₂O₄基复合材料是实现ZnCo₂O₄基负极材料大规模应用需要迫切解决的问题。

发明内容

本申请通过提供一种ZnCo₂O₄/C复合负极材料及其制备方法以及锂离子电池，解决了现有ZnCo₂O₄基复合负极材料倍率容量低和循环寿命差的问题，改善了ZnCo2O₄基复合负极材料的电化学活性和结构稳定性，其在电化学循环过程中表现出突出的循环寿命和高倍率容量。

为达到上述目的，本申请主要提供如下技术方案：

一方面，本申请提供了一种ZnCo₂O₄/C复合负极材料，所述ZnCo₂O₄/C复合负极材料包括多孔碳纳米花瓣和均匀镶嵌在所述多孔碳纳米花瓣中的ZnCo₂O₄纳米颗粒，所述多孔碳纳米花瓣在根部相互连接形成绣球花状结构。

作为优选，所述单个绣球花状结构的尺寸为500nm～5μm。