玫棕酸锌及其制备方法、锂离子电池负极和锂离子电池技术

本发明专利技术提供了一种玫棕酸锌及其制备方法、锂离子电池负极和锂离子电池，包括以下步骤：将可溶性玫棕酸的金属盐的水溶液与可溶性锌盐的水溶液混合、搅拌；搅拌后将溶液在160～200℃的温度下恒温进行水热反应，反应得到的沉淀即为玫棕酸锌。该制备方法简单易行，原料来源于天然生物质和常见金属元素，成本低廉、环境友好，制备的玫棕酸锌材料比容量高、倍率性能和循环性能优异。具有成本低、环境友好、生物可再生、和可设计性等诸多优点，是一种具有吸引力的低成本和可持续的电池电极材料。

Zinc rosemate and its preparation method, lithium ion battery anode and lithium ion battery

【技术实现步骤摘要】
玫棕酸锌及其制备方法、锂离子电池负极和锂离子电池
本专利技术涉及锂电池制备
，具体而言，涉及一种玫棕酸锌及其制备方法、锂离子电池负极和锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池是一种二次电池(充电电池)，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。锂离子电池已经广泛应用于移动电话、笔记本电脑、摄像机等便携式电器中，在电动汽车和大规模储能领域也具有广阔的应用前景。锂离子电池四大关键材料包括：正极、负极、隔膜和电解液。正极是决定锂电池性能和成本的重要因素，也是制约电池容量进一步提高的关键因素；是电池能量密度提高的关键技术突破方向，随着技术发展，电池能量密度不断提升。正极材料在动力电池生产成本中占20％-30％。负极材料是锂离子电池重要组成部分，性能优异的负极材料具备较高比能量、相对锂电极的电极电势低、充放电反应的可能性好、与电解液兼容性好，约占锂离子电池成本10％-15％。目前，制约锂离子电池应用于电动汽车和大规模储能领域的原因包括锂离子电池成本高、能量密度低等问题。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种玫棕酸锌的制备方法，以部分解决上述技术问题，该制备方法简单易行，原料来源于天然生物质和常见金属元素，成本低廉、环境友好。本专利技术的第二目的在于提供一种玫棕酸锌的制备方法所制备的玫棕酸锌材料比容量高、倍率性能和循环性能优异。具有成本低、环境友好、生物可再生、和可设计性等诸多优点，是一种具有吸引力的低成本和可持续的电池电极材料。本专利技术的第三目的在于提供一种所述的玫棕酸锌制备的锂离子电池的负极材料。本专利技术的第四目的在于提供一种锂离子电池，由上述负极材料和正极材料，以及隔膜和电解质组成的锂离子半电池或全电池，具有良好的充放电性能，并且成本低，能量密度大。本专利技术的第五目的在于提供一种锂离子电池的应用，用于电动车等用电设备。为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：一种玫棕酸锌的制备方法，包括以下步骤：将可溶性玫棕酸的金属盐的水溶液与可溶性锌盐的水溶液混合、搅拌；搅拌后将溶液在160～200℃的温度下恒温进行水热反应，反应得到的沉淀即为玫棕酸锌。优选的，所述可溶性玫棕酸的金属盐包括玫棕酸钠和/或玫棕酸二钠。优选的，所述可溶性玫棕酸的金属盐与所述可溶性锌盐中C6O62-与Zn2+的摩尔比为0.2～3：0.2～4，更优选的摩尔比为1～2：1～2。优选的，所述可溶性锌盐包括氯化锌、硝酸锌、硫酸锌、乙酸锌及其水合物中的一种或者几种的组合。优选的，所述水热反应的时间为8～16小时，更优选为10～12小时。优选的，所述水热反应在高压反应釜中进行。优选的，将所述沉淀进行去离子水洗和干燥，更优选的，所述干燥在80～100℃下真空干燥10～12小时。所述的玫棕酸锌的制备方法所制备的玫棕酸锌。一种锂离子电池负极，包括负极集流体和在负极集流体上涂覆的负极浆料涂层；所述负极浆料涂层，包括按照质量百分比计的以下组份：玫棕酸锌60％～98％，导电剂1％～30％和粘结剂1％～20％。更优选的，所述导电剂选自导电炭黑、鳞片石墨和碳纳米管中的一种或几种的组合。更优选的，所述粘结剂选自聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素钠和丁苯橡胶中的一种或几种的组合；更优选的，制备所述负极浆料涂层所使用的溶剂选自N-甲基吡咯烷酮、去离子水和无水乙醇中的一种或几种的组合。一种锂离子电池，包括负极、正极或金属锂片，以及设置于所述负极和所述正极或金属锂片之间的隔膜和电解液；优选的，所述正极包括正极集流体和在正极集流体上涂覆的正极浆料涂层；所述正极浆料涂层包括按照质量百分比计的以下组份：正极活性物质60％～98％，导电剂1％～30％和粘结剂1％～20％；更优选的，所述正极活性物质选自锰酸锂、磷酸铁锂、钴酸锂和镍钴锰三元材料中的一种或几种的组合；更优选的，所述导电剂选自导电炭黑、鳞片石墨和碳纳米管中的一种或几种的组合；更优选的，所述粘结剂选自聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素钠和丁苯橡胶中的一种或几种的组合；更优选的，制备所述正极浆料涂层所使用的溶剂选自N-甲基吡咯烷酮、去离子水和无水乙醇中的一种或几种的组合。包括所述锂离子电池的用电设备；所述用电设备优选为电动车。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术所提供的一种玫棕酸锌的制备方法，该制备方法简单易行，原料来源于天然生物质和常见金属元素，成本低廉、环境友好，制备的玫棕酸锌材料比容量高、倍率性能和循环性能优异，具有成本低、环境友好、生物可再生、和可设计性等诸多优点，是一种具有吸引力的低成本和可持续的电池电极材料。(2)本专利技术所提供的一种锂离子电池，由玫棕酸锌制备的负极材料、正极材料，以及隔膜和电解质组成的锂离子半电池或全电池，具有良好的充放电性能，并且成本低，能量密度大。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例所制备的ZnC6O6在不同倍率下的充放电曲线图。图2为本专利技术实施例所制备的ZnC6O6在不同倍率下的放电比容量图。图3为本专利技术实施例所制备的ZnC6O6在2C倍率下的放电比容量图。具体实施方式下面将结合附图和具体实施方式对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。本专利技术所提供的一种玫棕酸锌的制备方法，包括以下步骤：将可溶性玫棕酸的金属盐的水溶液与可溶性锌盐的水溶液混合、搅拌；搅拌后将溶液在160～200℃的温度下恒温进行水热反应，反应得到的沉淀即为玫棕酸锌。本专利技术所制备的玫棕酸锌，原料来源于天然生物质中的有机化合物-可溶性玫棕酸的金属盐与可溶性锌盐进水热反应，水热法是在特制的密闭反应容器(高压釜)里，采用水溶液作为反应介质，通过加热反应容器，创造一个高温或中温、高压的反应环境。具有成本低、环境友好、生物可再生、和可设计性等诸多优点，是一种具有吸引力的低成本和可持续的电池电极材料。本专利技术针对现有锂离子电池的成本高、能量密度低等问题，提供一种玫棕酸锌材料、其制备方法及包含该材料的锂离子电池，该材料是一种金属阳离子-有机小分子化合物，原料来源于天然生物质和常见金属元素，成本低廉、环境友好，且该材料比容量高、倍率性能和循环性能优异。在本专利技术一些优选的实施例中，所述可溶性玫棕酸的金属盐与所述可溶性锌盐中C6O62-与Zn2+的摩尔比为0.2～3：0.2～4，进一步地摩尔比为1～2：1～2。在本专利技术一些优选的实施例中，可溶性玫棕酸的金属盐包括玫棕酸钠和/或玫棕酸二钠。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种玫棕酸锌的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将可溶性玫棕酸的金属盐的水溶液与可溶性锌盐的水溶液混合、搅拌；搅拌后将溶液在160～200℃的温度下恒温进行水热反应，反应得到的沉淀即为玫棕酸锌；优选的，所述可溶性玫棕酸的金属盐包括玫棕酸钠和/或玫棕酸二钠。

【技术特征摘要】
1.一种玫棕酸锌的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将可溶性玫棕酸的金属盐的水溶液与可溶性锌盐的水溶液混合、搅拌；搅拌后将溶液在160～200℃的温度下恒温进行水热反应，反应得到的沉淀即为玫棕酸锌；优选的，所述可溶性玫棕酸的金属盐包括玫棕酸钠和/或玫棕酸二钠。2.根据权利要求1所述的玫棕酸锌的制备方法，其特征在于，所述可溶性玫棕酸的金属盐与所述可溶性锌盐中C6O62-与Zn2+的摩尔比为0.2～3：0.2～4，优选的摩尔比为1～2：1～2。3.根据权利要求1所述的玫棕酸锌的制备方法，其特征在于，所述可溶性锌盐包括氯化锌、硝酸锌、硫酸锌、乙酸锌及其水合物中的一种或者几种的组合。4.根据权利要求1所述的玫棕酸锌的制备方法，其特征在于，所述水热反应的时间为8～16小时，优选为10～12小时；优选的，所述水热反应在高压反应釜中进行。5.根据权利要求1所述的玫棕酸锌的制备方法，其特征在于，将所述沉淀进行去离子水洗和干燥，优选的，所述干燥在80～100℃下真空干燥10～12小时。6.根据权利要求1-5任一项所述的玫棕酸锌的制备方法所制备的玫棕酸锌。7.一种锂离子电池负极，其特征在于，包括负极集流体和在负极集流体上涂覆的负极浆料涂层；所述负极浆料涂层，包括按照质量百分比计的以下组份：权利要求6...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞海峰，陈江龙，陈勤法，
申请(专利权)人：浙江幸福航天科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33