本发明专利技术涉及一种ZnFe2O4基纳米复合材料，所述纳米复合材料为ZnFe2O4/MO纳米复合材料，其中MO为金属氧化物。所述ZnFe2O4基纳米复合材料是由具有尖晶石结构的ZnFe2O4纳米颗粒与MO纳米颗粒团聚而成的二次粒子。所述金属氧化物为ZnO、Fe2O3、CoO、NiO、CuO、MnO、TiO2、CrO3和/或VO2。与现有技术相比，本发明专利技术具有如下有益效果：本发明专利技术提供的基于ZnFe2O4的纳米复合材料用作锂离子电池负极材料具有高容量，高循环稳定性能，极大改善了纯相ZnFe2O4的电化学性能；颗粒尺寸大小均匀，分散性好，且其制备方法简单，生产流程较短，无苛刻条件，成本较低，易于工业化。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池领域，具体地，本专利技术涉及锂离子电池负极材料领域。
技术介绍
锂离子电池作为一种新型二次电池正式投入使用已经整整20年了，它具有电压高(4V)、能量密度高、自放电小、循环寿命长、无记忆效应、无污染优点，现已被广泛应用于笔记本电脑、手机、数码相机以及电动车等可移动设备上，但其电极材料的局限性制约了锂离子电池的快速发展。目前商业化的锂离子电池主要采用石墨类碳材料作为负极材料，石墨材料具有以下缺点:①理论比容量仅为372mAh/g，实际容量更低；②具有高度取向的层状结构，与有机电解液的相容性很差:③快速充放电过程中存在石墨层剥离现象，导致容量衰减；④其嵌锂电位非常接近锂析出电位，容易产生锂枝晶现象，造成安全隐患。因此，企图进一步提高石墨类负极材料的性能难度相当大。为了满足人们对高容量电池的需求，必须研制出新一代高容量高性能的负极材料。当前对高容量负极材料的研究主要集中在两大类:一类为Si和Sn的单质材料及其氧化物，或其复合材料，另一类为金属氧化物。铁酸锌(ZnFe2O4)作为一类过渡金属氧化物展现出高容量的特征，但是纯相ZnFe2O4负极材料也具有一些致命弱点，例如材料导电性较差；锂离子的反复脱嵌引起材料“体积膨胀”现象，导致电极结构遭到破坏，粉化，锂离子的扩散路径变长，从而影响锂离子电池的循环性能和倍率性能。目前国际上关于ZnFe2O4负极材料的报道主要局限于制备纯相ZnFe2O4纳米粉体或者薄膜材料，而其复合材料也仅局限于制备ZnFe204/C的纳米纤维。如采用固相法和水热法制备尖晶石结构的纯相ZnFe2O4纳米颗粒(ZnFe2O4的固相法和水热法制备及其电化学性能研究，白莹、丁玲红、张伟风，物理学报，60，058201，2011);采用尿素燃烧法制备的纯相ZnFe2O4 纳米颗粒(High capacityZnFe204anode material for lithium ion batteries,Yu Ding, Yifu Yang, Huixia Shao, Electrochimica Acta, 53, 2380 - 2385, 2008);米用水热法制备多孔微球状的纯相ZnFe2O4纳米颗粒(Lithium storage in hollow sphericalZnFe204as anodematerials for lithium ion batteries,Xianwei Guo, Xia Lu, XiangpengFang, Ya Mao, Zhaoxiang Wang, Liquan Chen, Xiaoxue Xu, Hong Yang,Yinong Liu,Electrochemistry Communications, 12,847 - 850, 2010);采用脉冲激光沉积法制备纯相ZnFe2O4薄膜材料(锂离子电池薄膜电极材料的制备及其电化学性质研究，储艳秋，复旦大学博士学位论文，2003);采用静电纺丝法制备ZnFe204/C的一维纳米纤维材料(锂离子电池负极材料ZnFe204C纳米纤维的制备方法，湘潭大学，肖启振，吴丽娟，CN 102154739A)。这些报道或专利制备的材料多为纯相ZnFe2O4,性能不够理想，难以实用，且制备工艺较为繁琐。因此，如何开发出一种基于ZnFe2O4的具有高容量，高循环稳定性能，且制备工艺简单的纳米复合材料，是本领域亟待解决的一个技术问题
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的之一在于提供一种ZnFe2O4基纳米复合材料。所述ZnFe2O4基纳米复合材料具有高容量，高循环稳定性能。所述ZnFe2O4基纳米复合材料为ZnFe204/M0，其中MO为金属氧化物，所述ZnFe2O4基纳米复合材料是由具有尖晶石结构的ZnFe2O4纳米颗粒与MO纳米颗粒团聚而成的二次粒子。所述纳米颗粒指粒径为0.1nnTl μ m的颗粒。所述ZnFe2O4基纳米复合材料具有微米级尺寸，平均粒度为f 50 μ m ；比表面积为I 20m2/g。所述ZnFe204/M0指ZnFe2O4和MO的复合材料。所述金属氧化物是所属领域已知材料或新材料，在金属氧化物中金属与氧的摩尔比不限于1: 1，所述金属氧化物的例子可以为ZnO、Fe2O3、CoO、Ni O、CuO、MnO、TiO2、CrO3、VO2中的I种或至少2种的组合，所述组合典型但非限制性的实例包括ZnO和Fe2O3的组合，CoO和 NiO 的组合，CuO、MnO 和 TiO2 的组合，Ti02、CrO3 和 VO2 的组合，Fe2O3、CoO、NiO 和 CuO 的组合，Co0、Ni0、Cu0、Mn0 和 TiO2 的组合，ZnO、Fe203、CoO、NiO、CuO 和 MnO 的组合，CoO, NiO,CuO、MnO、TiO2、CrO3 和 VO2 的组合等。本专利技术所述ZnFe204/M0纳米复合材料中ZnFe2O4和MO的比例可以由所属领域技术人员根据具体需要进行调整，在本专利技术中不再就此进行限定。本专利技术的目的之一还在于提供一种所述ZnFe2CVMO纳米复合材料的用途。所述ZnFe204/M0纳米复合材料可用作锂离子电池负极材料。针对现有ZnFe2O4及其复合材料制备工艺的繁琐，本专利技术的目的之一还在于提供一种所述ZnFe204/M0纳米复合材料制备方法，其中，MO为ZnO或Fe203。所述方法生产流程简单，无苛刻条件，易于工业化。所述ZnFe204/M0纳米复合材料，其中，MO为ZnO或Fe2O3,其制备方法包括:以锌盐和铁盐为原料，添加络合剂，经由溶胶-凝胶法制备得到。优选地，所述ZnFe204/M0纳米复合材料的制备方法，其中，MO为ZnO或Fe2O3，包括以下步骤:(I)将铁盐、锌盐和络合剂在溶剂中混合，得到浆体，其中，所述nZn:nFe不为1:2 ；(2)将步骤(I)得到的浆体在4(T200°C进行固化，使浆体变成干凝胶，然后冷却；(3)将步骤(2)得到的干凝胶在氧化气氛，以及35(T850°C下煅烧，然后冷却，得到ZnFe204/M0纳米复合材料，所述ZnFe204/M0纳米复合材料为由ZnFe2O4纳米颗粒与MO纳米颗粒均匀团聚而成的纳米复合材料，其中，MO为ZnO或Fe203。优选地，步骤(3)后进行:(4)将步骤(3 )得到的ZnFe204/M0纳米复合材料粗料破碎，过筛。所述的铁锌混合溶液的浓度没有具体限定。在步骤(I)中，当nZn:nFe> 1:2时，则最终获得ZnFe204/Zn0纳米复合材料；当nZn:nFe < 1:2时,则最终获得ZnFe204/Fe203纳米复合材料；所述η指物质的量。优选地，所述锌盐为硝酸锌、氯化锌、醋酸锌、碳酸锌、磷酸锌、草酸锌、柠檬酸锌或硫酸锌中的I种或至少2种的组合，所述组合典型但非限制性的实例包括硝酸锌和氯化锌的组合，醋酸锌和碳酸锌的组合，碳酸锌、磷酸锌和草酸锌的组合，磷酸锌、草酸锌和柠檬酸锌的组合，磷酸锌、草酸锌、柠檬酸锌和硫酸锌的组合，硝酸锌、氯化锌、醋酸锌和碳酸锌的组合，醋酸锌、碳酸锌、磷酸锌、草酸锌和柠檬酸锌的组合，硝酸锌、氯化锌、醋酸锌、碳酸锌、磷酸锌和草酸锌的组合等，特别优选为硝酸锌、氯化锌、醋酸本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种ZnFe2O4基纳米复合材料，其特征在于，所述纳米复合材料为ZnFe2O4/MO纳米复合材料，其中MO为金属氧化物。
【技术特征摘要】
1.一种ZnFe2O4基纳米复合材料,其特征在于，所述纳米复合材料为ZnFe204/M0纳米复合材料，其中MO为金属氧化物。2.按权利要求1所述的ZnFe2O4基纳米复合材料,其特征在于,所述ZnFe2O4基纳米复合材料是由具有尖晶石结构的ZnFe2O4纳米颗粒与MO纳米颗粒团聚而成的二次粒子； 优选地，所述金属氧化物为ZnO、Fe2O3、CoO、Ni O、CuO、MnO、Ti02、CrO3、VO2中的I种或至少2种的组合。3.一种如权利要求1或2所述的ZnFe2O4基纳米复合材料的用途，其特征在于，所述ZnFe2O4基纳米复合材料可用作锂离子电池负极材料。4.按权利要求1或2所述的ZnFe2O4基纳米复合材料，其制备方法包括:以锌盐和铁盐为原料，添加络合剂，经由溶胶-凝胶法制备得到，其中，MO为ZnO或Fe203。5.按权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤: (1)将铁盐、锌盐和络合剂在溶剂中混合，得到浆体，其中，所述nZn:nFe不为1:2； (2)将步骤(1)得到的浆体在4(T200°C进行固化，使浆体变成干凝胶，然后冷却； (3)将步骤(2)得到的干凝胶在氧化气氛，以及35(T850°C下煅烧，然后冷却，得到ZnFe204/M0纳米复合材料，其中，MO为ZnO或Fe2O3。6.按权利要求4或5所述 的方法，其特征在于，所述锌盐为硝酸锌、氯化锌、醋酸锌、碳酸锌、磷酸锌、草酸锌、柠檬酸锌或硫酸锌中的I种或至少2种的组合，特别优选为硝酸锌、氯化锌、醋酸锌或硫酸锌中的1种或至少2种的组合； 优选地，所述铁盐为硝酸铁、氯化铁、醋酸铁、碳酸铁、磷酸铁、草酸铁、柠檬酸铁或硫酸铁中的I种或至少2种的组合，特别优选为硝酸铁、氯化铁、柠檬酸铁或硫酸铁中的I种或至少2种的组合； 优选地，所述络合剂为有机络合剂，特别优选为柠檬酸、葡萄糖、酚醛树脂、环氧树脂或蔗糖中的1种或者至少2种的组合。7....
【专利技术属性】
技术研发人员：李子坤，黄友元，
申请(专利权)人：深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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