一种碳锌复合材料、其制备方法及作为电极材料的用途技术

本发明专利技术公开了一种碳锌复合材料、其制备方法及用途。本发明专利技术的碳锌复合材料包括碳锌复合内核，以及包覆在所述碳锌复合内核表面的碳层。本发明专利技术的方法包括：1)将可溶性锌盐、碳源和可选的表面活性剂溶解在溶剂中；2)将碱溶液滴加到步骤1)的混合溶液中，升温至160～190℃，保温，对得到的样品洗涤并干燥；3)将干燥的样品放入反应炉，通入惰性气体，升温至450～650℃，保温；4)将步骤3)的碳化后的样品与PVDF混合，附于碳布上，惰性气体下干燥，然后将干燥产物作为负极，进行电化学还原，得到复合材料。本发明专利技术的碳锌复合材料作为电极材料有良好的循环性能和倍率性能，解决了锌电极循环性能差的难题，并且抑制电池短路。

Carbon zinc composite material, its preparation method and application as electrode material

The present invention discloses a kind of carbon zinc composite material, its preparation method and application. The carbon zinc composite material of the present invention comprises a carbon zinc composite core and a carbon layer coated on the surface of the carbon zinc composite core. The method of the invention comprises: 1) surface active soluble zinc salt, carbon source and optional agent dissolved in a solvent; 2) alkali solution is dripped into the step 1) mixed solution, heat preservation temperature reaches 160 to 190 DEG C, the samples obtained, washing and drying; the dried sample 3) in the reactor, introducing inert gas insulation, heating to 450 to 650 DEG C); 4, step 3) the carbonized samples mixed with PVDF, attached to the carbon cloth, dry inert gas, and then drying products as anode, electrochemical reduction, the composite material. As the electrode material, the carbon zinc composite material has good cycle performance and high rate performance, solves the problem of poor cycle performance of zinc electrode, and inhibits the short circuit of the battery.

【技术实现步骤摘要】
一种碳锌复合材料、其制备方法及作为电极材料的用途
本专利技术涉及二次锌电池
，涉及一种碳锌复合材料、其制备方法及作为电极材料的用途，尤其涉及一种纳米级碳锌复合材料、其制备方法及作为电极材料在二次锌电池的用途。
技术介绍
锌基电池广泛的用于一次电池，包括锌锰电池、锌银电池和锌镍电池。锌基电池的容量可以与锂离子电池相当，甚至超越锂离子电池，比如锌银电池容量达150Whkg-1，锌空电池容量达400Whkg-1，而商用的锂离子电池容量在150Whkg-1～300Whkg-1。同时，锌基电池还有锂离子电池不具备的优势，例如，金属锌更便宜，并且比金属锂储量更丰富；锌基电池为水系电解质，没有过热产生火灾的危险。但是锌基电池的循环性能差，其问题集中在锌电极上。在充电和放电的过程中，锌电极会缓慢的溶解在碱性电解质中，并且产生不可逆转的钝化和导致短路的枝晶。CN102646816A公开了一种用于锌二次电池的液流微球锌电极的制备方法，镀锌导电微球高度分散在溴化锌或氯化锌的锌盐溶液、季铵盐、氢溴酸溶液组成的流动电解液中，与立体网状集电体共同形成可流动的微球锌电极，镀锌导电微球的制备步骤如下：把直径在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳锌复合材料，其特征在于，所述复合材料包括碳锌复合内核，以及包覆在所述碳锌复合内核表面的碳层。

【技术特征摘要】
1.一种碳锌复合材料，其特征在于，所述复合材料包括碳锌复合内核，以及包覆在所述碳锌复合内核表面的碳层。2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述碳锌复合内核为金属锌与碳的复合物；优选地，所述碳锌复合内核中，金属锌与碳的质量比为(1～5):1；优选地，以所述复合材料的质量为100％计，所述碳锌复合内核及碳层中的碳总量所占的百分比为5％～50％。3.根据权利要求1或2所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料的粒径为50nm～300nm，优选为100nm～200nm；优选地，所述碳锌复合内核的粒径为70nm～190nm；优选地，所述碳层的厚度为5nm～30nm，优选为10nm～30nm。4.根据权利要求1-3任一项所述的复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将可溶性锌盐、碳源和可选的表面活性剂溶解在溶剂中，得到混合溶液；(2)将碱溶液滴加到步骤(1)的混合溶液中，升温至160～190℃，保温，将反应得到的样品洗涤并干燥；(3)将步骤(2)干燥的样品放入反应炉，通入惰性气体保护，升温至450～650℃，保温，得到碳化后的样品；(4)将步骤(3)得到的碳化后的样品与聚偏氟乙烯PVDF混合，附于碳布上，惰性气体保护下进行干燥，然后将干燥产物作为负极，进行电化学还原，得到复合材料。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述可溶性锌盐包括硫酸锌、硝酸锌、氯化锌、碘化锌或氟化锌中的任意一种或至少两种的组合；优选地，步骤(1)所述碳源为糖，优选为单糖、二糖或多糖中的任意一种或至少两种的组合；优选地，步骤(1)所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮PVP、十六烷基三甲基溴化铵CTAB、羧甲基纤维素CMC、十二烷基硫酸钠SDS、聚乙烯醇PVA或十二烷基苯磺酸钠SDBS中的任意一种或至少两种的组合；优选地，步骤(1)所述可溶性锌盐、碳源和可选的表面活性剂的质量比为1:(1～3):(1～3)；优选地，步骤(1)所述溶剂为乙二醇和/或丙三醇。6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述碱为氢氧化钾、氢氧化钠或氢氧化锂中的任意一种或至少两种的组合；优选地，步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏航，梁明会，江鹏，张先锋，王悦，
申请(专利权)人：国家纳米科学中心，
类型：发明
国别省市：北京,11