[发明专利]无定形氧化锌/碳复合锂离子电池负极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种无定形氧化锌/碳复合材料的制备方法，其特征在于，具体步骤为：

步骤（1），羧基修饰的单分散聚苯乙烯微球PSA的制备：

量取水80~120 g，苯乙烯单体5~12 g，丙烯酸0.1~1.0 g，加入至四颈瓶中，通入氮气搅拌25-32 min后升温至75℃，加入8-12 g 含有0.05~0.2 g过硫酸铵的水溶液，反应10 h；将所得产物离心洗涤多次后，重新分散在乙醇中，得到PSA乳胶粒子的乙醇分散液；

步骤（2），通过静电吸附作用在PSA模板表面包覆沸石咪唑酯骨架材料ZIF纳米粒子，得到PSA/ZIF核壳型复合微球：

称取溶剂5~10 g，然后加入第一步中制备的PSA乳胶粒子的乙醇分散液0.5~1.5 g，加入金属锌盐50~500 mg，超声分散10~40 min；

称取咪唑酯有机配体0.1~1.0 g，溶解在10~30 g溶剂中，再迅速加入第二步反应体系中，25~70 ℃，反应1~5 h，得到PSA/ZIF核壳型复合微球；

步骤（3），PSA/ZIF复合微球的煅烧处理：

将PSA/ZIF核壳型复合微球在惰性气氛保护的管式炉中于450~800℃碳化1~5 h，冷却至室温后于空气中升温至120~350℃退火1~5h，得到无定形氧化锌/碳复合材料，即锂离子电池负极材料；

所述无定形氧化锌/碳复合材料中，无定形氧化锌材料与碳材料的质量比为2~90%；氮在碳材料中的掺杂质量比为0.1%~20%。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述溶剂为无水乙醇、无水甲醇、异丙醇、水和N,N-二甲基甲酰胺中的一种或两种。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述金属锌盐为氯化锌、硝酸锌、醋酸锌和硫酸锌中的至少一种。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述有机配体为1-甲基咪唑、2-甲基咪唑、4-甲基咪唑和1,2-二甲基咪唑中的至少一种。

5.由权利要求1-4之一所述制备方法得到无定形氧化锌/碳复合材料。

6.如权利要求5所述的无定形氧化锌/碳复合材料作为锂离子电池负极活性物质的应用，即用于制备锂离子电池负极；具体步骤为：将无定形氧化锌/碳复合材料与导电剂、粘结剂混合，加入N-甲基吡咯烷酮搅拌成浆料，然后将浆料涂布于集流体表面，最后干燥浆料，即得锂离子电池负极；其中，各组分按质量比计为：

无定形氧化锌/碳复合材料：70%~98%；

导电剂： 0%~20%；

粘结剂： 0.5%~10%；

三者总量为100%；

所述负极集流体为铜箔。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述导电剂包含石墨、乙炔黑、和导电炭黑Super P中的至少一种；

所述粘结剂为羧甲基纤维素、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚酰亚胺、环氧树脂和海藻酸钠中的至少一种。

8.根据权利要求6或7所述的应用，其特征在于：

所述N-甲基吡咯烷酮的加入量是无定形氧化锌/碳复合电极质量的0.5~5倍；

所述浆料搅拌速度为1500rpm~4000rpm；浆料搅拌时间为1h~10h；

所述浆料涂布在铜箔表面厚度为2~30μm；

所述干燥浆料温度为50~120℃。