[发明专利]一种用于锌镍电池的ZnO@C负极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种用于锌镍电池的ZnO@C负极材料的制备方法，其特征在于，热解核壳结构ZnO@ZIF-8核壳纳米复合材料制备多孔碳包覆氧化锌纳米复合材料，具体为：

将ZnO@ZIF-8核壳纳米复合材料，进行碳化处理，得到用于锌镍电池的ZnO@C负极材料；所述的碳化处理是先在500-750℃氩气气氛中进行氩气环境碳化，氩气环境碳化的升温速率为3-5℃/min，氩气环境碳化时间为2-5h；然后在空气中进行碳化，空气环境碳化温度为200-300℃，空气环境碳化的升温速率为1-3℃/min，空气环境碳化时间为1-5h。

2.根据权利要求1所述的用于锌镍电池的ZnO@C负极材料的制备方法，其特征在于，所述的ZnO@ZIF-8核壳纳米复合材料，采用以下步骤制备，具体包括：

步骤一：

将醋酸锌和二乙二醇混合，在160-180℃反应20-60min，得到反应溶液；其中，按固液比，醋酸锌：二乙二醇＝1g：(40-60)mL；

将反应溶液自然冷却至室温，得到白色悬浊液进行离心分离，洗涤干燥，得到ZnO颗粒；

步骤二：

将ZnO微球和2-甲基咪唑，加入N，N-二甲基甲酰胺(DMF)/H₂O的混合溶液中，搅拌均匀，得到混合液体；其中，N，N-二甲基甲酰胺(DMF)/H₂O的混合溶液中，按体积比，N，N-二甲基甲酰胺(DMF)：H₂O＝(1-3)：1；按摩尔比，ZnO微球：2-甲基咪唑＝1：(6-10)；混合液体中，ZnO微球的占比为1g：(580-800)mL；

将混合液体置于60-80℃，保温20-24h，冷却至室温，得到混合产物；

将混合产物离心分离，固相产物洗涤干燥，得到ZnO@ZIF-8核壳纳米复合材料。

3.根据权利要求2所述的用于锌镍电池的ZnO@C负极材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤一中，所述的ZnO颗粒为均匀的球状结构，微球的粒径为200-400nm。

4.根据权利要求2所述的用于锌镍电池的ZnO@C负极材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤一中，160-180℃反应20-60min过程中，伴随搅拌。

5.根据权利要求2所述的用于锌镍电池的ZnO@C负极材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤一中，洗涤干燥的参数为：通过无水乙醇和去离子水反复洗涤2～4次，并在真空条件下干燥10～12h。

6.一种用于锌镍电池的ZnO@C负极材料，其特征在于，采用权利要求1-5任意一项所述的方法制得，制备的用于锌镍电池的ZnO@C负极材料为多孔碳包裹氧化锌纳米颗粒形成的核壳结构，粒径为200-400nm的球状ZnO为核，厚度为20-40nm的多孔碳层为壳，多孔碳层包覆在ZnO表面。

7.根据权利要求6所述的用于锌镍电池的ZnO@C负极材料，其特征在于，所述的用于锌镍电池的ZnO@C负极材料的粒径为240-480nm，比表面积为400-600m²g^-1，孔径分布主要为20nm以下的微孔和介孔，孔容为0.3-0.4cm³g^-1，电荷转移电阻为2-10Ω。

8.一种用于锌镍电池的ZnO@C负极片，其特征在于，该用于锌镍电池的ZnO@C负极片包括的原料为权利要求6或7所述的用于锌镍电池的ZnO@C负极材料、粘结剂、导电剂和集流体。

9.一种锌镍电池，其特征在于，采用权利要求8所述的用于锌镍电池的ZnO@C负极片作为负极，以烧结镍为正极、设置有电池隔膜，采用KOH碱性电解液，工作电压为1.75V，放电比容量为657-816mAh·g^-1，在1A·g^-1的电流密度下循环50圈后，放电比容量依然可达到259-330mAh·g^-1。