[发明专利]一种锂离子电池负极材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种锂离子电池负极材料，其特征在于：Zn-Co-ZIF、铜离子、碳纳米管和泡沫铜复合而成,所述Zn-Co-ZIF与碳纳米管复合形成Zn-Co-ZIF@CNTs，所述Zn-Co-ZIF@CNTs与所述铜离子进行离子交换形成Zn-Co-Cu-ZIF@CNTs，所述Zn-Co-Cu-ZIF@CNTs原位生长在所述泡沫铜上形成前驱体Zn-Co-Cu-ZIF@CNTs/CF，将所述前驱体Zn-Co-Cu-ZIF@CNTs/CF在氮气气氛中煅烧获得所述锂离子电池负极材料Cu_0.39Zn_0.14Co_2.47O₄-CuO@CNTs/CF。

2.一种锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、制备Zn-Co-ZIF@CNTs：将氢氧化钠溶液滴入至2-甲基咪唑溶液中，加入十六烷基三甲基溴化铵和十二烷基硫酸钠后超声处理形成溶液A；将Co(NO₃)₂溶液、Zn(NO₃)₂溶液和碳纳米管混合超声处理形成溶液B；将所述溶液B快速倒入溶液A中，并通过微波辅助法反应，再通过离心、洗涤、干燥获得Zn-Co-ZIF@CNTs；

S2、制备Zn-Co-Cu-ZIF@CNTs：将步骤S1所得的Zn-Co-ZIF@CNTs粉末加入至Cu(CH₃COO)₂溶液进行离子交换反应，再通过离心、洗涤、干燥获得Zn-Co-Cu-ZIF@CNTs；

S3、制备Zn-Co-Cu-ZIF@CNTs/CF：将步骤S2所得的Zn-Co-Cu-ZIF@CNTs分散在甲醇溶液中，加入预处理的泡沫铜进行溶剂热沉积反应，再通过离心、洗涤、干燥获得前驱体Zn-Co-Cu-ZIF@CNTs/CF；

S4、制备Cu_0.39Zn_0.14Co_2.47O₄-CuO@CNTs/CF：将步骤S3所得的前驱体Zn-Co-Cu-ZIF@CNTs/CF放入管式炉中，在保护气氛中煅烧，获得Cu_0.39Zn_0.14Co_2.47O₄-CuO@CNTs/CF。

3.根据权利要求2所述的锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述微波辅助法的反应条件为：温度45-55℃，反应时间3-7min。

4.根据权利要求2所述的锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于：步骤S2中，所述离子交换反应的条件为：室温下搅拌反应20-28h。

5.根据权利要求2所述的锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于：步骤S3中，所述泡沫铜的预处理步骤为：将泡沫铜切成直径为12mm的圆片，再分别浸入丙酮、盐酸和去离子水中进行超声处理，干燥备用。

6.根据权利要求2所述的锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于：步骤S3中，所述溶剂热沉积反应的反应时间为10-20h。

7.根据权利要求2所述的锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于：步骤S4中，所述保护气氛为氮气；煅烧温度为550-650℃，其中，升温速率为2℃min^-1；煅烧时间为1-3h。

8.根据权利要求2所述的锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于：步骤S1、S2、S3中，离心的条件为7000rpm转速下离心5min。

9.一种锂离子电池，其特征在于：包括工作电极、隔膜、电解液和锂片，所述工作电极通过权利要求2-8任一项所述的制备方法制得，所述隔膜为Celgard2400膜，所述电解液为LiPF₆。