[发明专利]一种氧化锌/碳多孔复合材料为负极制备钠离子电池的方法

说明书

一种氧化锌/碳多孔复合材料为负极制备钠离子电池的方法，钠离子电池的制备方法。钠离子电池的制备方法，首先制备钠离子电池负极材料，采取高温固相烧结合的方法，制备过程中，调控反应过程中条件，得到氧化锌/碳多孔复合材料，并将氧化锌/碳多孔复合材料作为钠离子电池的负极材料，制得钠离子电池；氧化锌/碳复合材料的制备：将锌盐与水溶性聚合物搅拌混合，质量比1：(3～17)，加入去离子水搅拌，经真空冷冻干燥，在真空管式炉中充入惰性气体进行锻烧，煅烧温度为500～1000℃，结束后冷却至室温，得到的黑色产物经去离子水反复洗涤后抽滤，冷冻干燥，获得具有纳米多孔结构的氧化锌/碳复合负极材料。优点：原料廉价，制备简单。

技术领域

本发明涉及钠离子电池的制备方法，特别涉及一种氧化锌/碳多孔复合材料为负极制备钠离子电池的方法。

背景技术

随着混合动力汽车以及移动电子设备的不断发展，锂离子电池由于其比能量高、循环性稳定、工作电压高、使用寿命长和环境污染小等优点而备受关注。然而，由于锂元素在地壳中的元素含量相对较少，因此有必要开发一种新型的电池体系。目前，钠离子电池由于丰富的储量、低成本、环境友好等优点成为最有可能替代锂离子电池的二次电池。石墨材料是锂离子电池应用最成熟的负极材料，目前商业化锂离子电池负极材料也大都是石墨负极。然而钠离子在石墨中的嵌入量很少，仅能达到35mAh/g，远远小于锂离子嵌入石墨的容量，其主要是由于钠离子(半径约0.113nm)的大小与石墨层间距(0.3354nm)的不匹配所致。因此，单纯的采用石墨作为钠离子电池负极是不可行的。

作为过渡金属氧化物，氧化锌是一种常用的化学添加剂，广泛地应用于塑料、硅酸盐制品、合成橡胶、润滑油、油漆涂料、药膏等产品的制作中。其理论容量高，具有良好的化学稳定性和环境友好性，使其成为很有希望的钠离子电池负极材料。但氧化锌在充放电过程中，形成ZnNa合金，导致严重的体积效应，使其容量急速衰减。

发明内容

本发明目的是要提供一种所用的原料廉价，制备简单的氧化锌/碳多孔复合材料为负极制备钠离子电池的方法。

本发明的目的是这样实现的：本发明的钠离子电池的制备方法，首先制备钠离子电池负极材料，采取高温固相烧结合的方法，制备过程中，调控反应过程中条件，实现对氧化锌/碳多孔结构材料的廉价、便利化合，得到氧化锌/碳多孔复合材料，并将氧化锌/碳多孔复合材料作为钠离子电池的负极材料，制得钠离子电池。

钠离子电池的制备方法，具体步骤是：

(1)分别称取重量比为X:(9-X):1，7≤X≤8的氧化锌/碳多孔复合材料、炭黑和聚偏氟乙烯；将聚偏氟乙烯加入到N-甲基吡咯烷酮，配成质量分数为2～5％的溶液，搅拌60min～180min，使其充分溶解，并呈无色透明状，配成聚偏氟乙烯源溶液；随后在聚偏氟乙烯源溶液中加入称量好的经过120～300min球磨的氧化锌/碳多孔复合材料和炭黑混合，并继续球磨120～300min得混合料，随后将混合料在铜箔集流体上均匀涂布；制得的电极片在50±5℃下干燥6-20h后，用模具压切成圆片，并用压片机在10～15MPa下保压3～5秒，以提高电极颗粒均匀性，防止充放电过程中发生脱片，接着真空干燥10h，温度100±20℃，然后放进手套箱中备用；

(2)在充满氩气的环境中，以金属钠为对电极，玻璃纤维膜为隔膜，电解液为(0.8～1)mol/L的高氯酸钠溶解在碳酸乙烯酯和碳酸二乙酯按体积比为(1～3):1的混合溶液中，组装成扣式电池，最后对扣式电池进行恒流充放电容量和循环性能测试。

氧化锌/碳多孔复合材料制备方法，其包括以下步骤：

(1)将锌源缓慢加入到20mL去离子水中，使其完全溶解，配制成溶液，接着缓慢加入碳源，再加入300mL去离子水，使其发生膨胀，利用真空冷冻使其干燥，得到白色混合料；其中碳源和锌源按质量比为(3～17)：1；