干燥5h，所述烘箱的溫度為140°C ;
步驟C、將步驟B中干燥后的干燥物轉(zhuǎn)移至通有N2的管式爐中于600°C的溫度熱處理3h得到熱處理產(chǎn)物；
步驟D、將步驟C中所得熱處理產(chǎn)物冷卻至室溫，研磨6min，然后再轉(zhuǎn)移至通有N2的管式爐中進(jìn)行煅燒6h，煅燒溫度為620°C ; 步驟E、煅燒后至爐溫降到室溫，研磨8min，得到所述尖晶石型Li2ZnTi3O8OC-N產(chǎn)品。
[0054]圖14是所制備產(chǎn)品的XRD圖，從圖中可以看出所有的衍射峰都可以歸屬于純相尖晶石型Li2ZnTi3O8,說(shuō)明此工藝可以制備純相的Li2ZnTi30s。
[0055]圖15是所制備產(chǎn)品在不同電流下的循環(huán)性能圖，材料在0.4A.g 1電流下循環(huán)10次放電比容量達(dá)到231mAh.g \當(dāng)電流增加到2.4A.g 比容量超過(guò)180mAh.g \當(dāng)電流重新降低為0.4A.g \比容量仍在250mAh.g 1左右，材料表現(xiàn)出良好的循環(huán)性能。
[0056]實(shí)施例7
參見圖16?17，一種鋰離子電池用負(fù)極材料，所述的負(fù)極材料的分子式為L(zhǎng)i2ZnTi3O8OC-N，由鋰鹽、鋅源以及鈦源按照物質(zhì)的量比nu: nZn: nTl=2.3: I: 3混合燒結(jié)而成，所述鋅源為含有Zn、C和N元素的多孔MOF材料。
[0057]所述鋰鹽為L(zhǎng)i2CO3。
所述的多孔MOF材料為ZIF-10，分子式為Zn(M)2, mer拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
[0058]所述鈦源為銳鈦礦型二氧化鈦。
[0059]上述的負(fù)極材料的制備方法，包括如下步驟:
步驟A、將Li2CO3鋰鹽、ZIF-10、銳鈦礦型二氧化鈦研磨混合3h得到前驅(qū)物，其中按照物質(zhì)的量計(jì)算，nu: n Zn: n Ti= 2.3:1:3;
步驟B、將步驟A中所得前驅(qū)物放置在烘箱中干燥3h，所述烘箱的溫度為140°C ;
步驟C、將步驟B中干燥后的干燥物轉(zhuǎn)移至通有N2的管式爐中于550°C的溫度熱處理5h得到熱處理產(chǎn)物；
步驟D、將步驟C中所得熱處理產(chǎn)物冷卻至室溫，研磨6min，然后再轉(zhuǎn)移至通有N2的管式爐中進(jìn)行煅燒0.5h，煅燒溫度為700°C ;
步驟E、煅燒后至爐溫降到室溫，研磨lOmin，得到所述尖晶石型Li2ZnTi3O8OC-N產(chǎn)品。
[0060]圖16是所制備產(chǎn)品的XRD圖，從圖中可以看出所有的衍射峰都可以歸屬于純相尖晶石型Li2ZnTi3O8,說(shuō)明此工藝可以制備純相的Li2ZnTi30s。
[0061]圖17是所制備產(chǎn)品在4A I1電流下的放電曲線圖，材料在4A*g 1電流下的放電比容量達(dá)到166.7mAh.g \材料表現(xiàn)出良好的倍率性能。
[0062]實(shí)施例8
參見圖18?19，一種鋰尚子電池用負(fù)極材料，所述的負(fù)極材料的分子式為L(zhǎng)i2ZnTi3O8OC-N，由鋰鹽、鋅源以及鈦源按照物質(zhì)的量比nu: nZn: nTl=2.1: I: 3混合燒結(jié)而成，所述鋅源為含有Zn、C和N元素的多孔MOF材料。
[0063]所述鋰鹽為L(zhǎng)1H.H2O和LiN0j9混合鋰鹽。
所述的多孔MOF材料為ZIF-1I，化學(xué)是為Zn (PMM)2.(DEF)a9, rho拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
[0064]所述鈦源為NH2-MIL_125 (Ti)和銳鈦礦型二氧化鈦的混合，所述的NH2-MIL-125 (Ti)分子式為 Ti8O8 (OH) 4- (O2C-C6H4-NH2-CO2) 6。
[0065]上述的負(fù)極材料的制備方法，包括如下步驟:
步驟A、將L1H.H2O和1^勵(lì)3的混合鋰鹽、ZIF-11、NH 2_MIL_125 (Ti)和銳鈦礦型二氧化鈦的球磨混合4h得到前驅(qū)物，其中按照物質(zhì)的量計(jì)算，nu: n Zn: nTi=2.1: I: 3 ；步驟B、將步驟A中所得前驅(qū)物放置在烘箱中干燥10h，所述烘箱的溫度為100°C ;
步驟C、將步驟B中干燥后的干燥物轉(zhuǎn)移至通有N2的管式爐中于300°C預(yù)燒3h，再接著以550°C的溫度熱處理5h得到熱處理產(chǎn)物；
步驟D、將步驟C中所得熱處理產(chǎn)物冷卻至室溫，研磨5min，然后再轉(zhuǎn)移至通有N2的管式爐中進(jìn)行煅燒4h，煅燒溫度為750°C ;
步驟E、煅燒后至爐溫降到室溫，研磨7min，得到所述尖晶石型Li2ZnTi3O8OC-N產(chǎn)品。
[0066]圖18是所制備產(chǎn)品的XRD圖，從圖中可以看出所有的衍射峰都可以歸屬于純相尖晶石型Li2ZnTi3O8,說(shuō)明此工藝可以制備純相的Li2ZnTi30s。
[0067]圖19是所制備產(chǎn)品在4A.g 1電流下的放電曲線圖，材料在4A.g 1電流下的放電比容量超過(guò)200mAh.g \材料表現(xiàn)出良好的倍率性能。
[0068]上述實(shí)施例，只是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用來(lái)限制本發(fā)明實(shí)施范圍，故凡以本發(fā)明權(quán)利要求所述的特征及原理所做的等效變化或修飾，均應(yīng)包括在本發(fā)明權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鋰離子電池用負(fù)極材料，其特征在于，所述的負(fù)極材料的分子式為L(zhǎng)i 2ZnTi308iC-N，由鋰鹽、鋅源以及鈦源按照物質(zhì)的量比nu: nZn: nTl=2.0?2.5: I: 3混合燒結(jié)而成，所述鋅源為含有Zn、C和N元素的多孔MOF材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池用負(fù)極材料，其特征在于，所述鋰鹽為L(zhǎng)i0H*H20、LiN03、Li2C03、CH3COOLi.2Η20、LiF 中的一種或者幾種混合。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池用負(fù)極材料，其特征在于，所述的多孔MOF材料為ZIF-l、ZIF-2、ZIF-3、ZIF-4、ZIF-6、ZIF-7、ZIF-8、ZIF-10、ZIF-ll、ZIF-14、ZIF-20、ZIF-23、ZIF-60、ZIF-61、ZIF-62、ZIF-64、ZIF-68、ZIF-70、ZIF-73、ZIF-74、ZIF-77、ZIF-78、ZIF-79、ZIF-82、ZIF-90中的一種或者幾種的混合。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋰離子電池用負(fù)極材料，其特征在于，所述的ZIF-1分子式為Zn(IM)2* (Me2NH)，crb拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);ZIF_2分子式為Zn (IM)2材料，crb拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);ZIF_3分子式為 Zn (IM) 2，dft 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；ZIF-4 分子式為 Zn (IM)2- (DMF).(H2O)，cag 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；ZIF_6分子式為Zn(IM)2, gis拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)-,IW-1分子式為Zn(PhIM)2- (H2O)3, sod拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);ZIF_8分子式為Zn (MeIM)2* (DMF).(H2O)3, sod拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；ZIF_10分子式為Zn (IM) 2，mer拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；ZIF-1I分子式為Zn (PhIM)2* (DEF)。.9，rho拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；ZIF_14分子式為Zn (e頂)2，ana拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；ZIF-20分子式為Zn (Pur)2, Ita拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);ZIF_23分子式為Zn (ablm)2, dia拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；ZIF-60分子式為Zn2 (Im) 3(mlm) ；mer拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；ZIF_61分子式為Zn(Im) (mlm)，zni拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；ZIF-62分子式為Zn(M) U5(WM)a255Cag拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);ZIF_64分子式為Zn (頂)2，crm拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);ZIF-68 分子式為 Zn(WM) (nIM),gme 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);ZIF_70 分子式為 Zn (Im) L13 (nIM) 0.87,gme拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);ZIF-73分子式為Zn(nIM) L74(mbIM)0.26, frl拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);ZIF_74分子式為Zn (ηIM) (mbIM)，gis拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);ZIF_77分子式為Zn (ηIM)，frl拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);ZIF_78分子式為Zn (nblm) (nIm)，gme 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);ZIF_79 分子式為 Zn (mbIm) (nIm)，gme 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);ZIF_82 分子式為Zn(cnlm) (nIm)，gme拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);ZIF_90分子式為Zn(Ica)2, sod拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池用負(fù)極材料，其特征在于，所述鈦源為銳鈦礦型二氧化鈦、金紅石型二氧化鈦、無(wú)定型二氧化鈦、Ti的MOF材料中一種或幾種的混合。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋰離子電池用負(fù)極材料，其特征在于，所述的Ti 的 MOF 材料為 MIL-125(Ti)或 / 和 NH2_MIL_125 (Ti)，所述的 MIL_125(Ti)分子式為 Ti8O8(OH)4-(O2C-C6H4-CO2)6,所述的 NH2-MIL-125(Ti)分子式為Ti8O8 (OH) 4- (O2C-C6H4-NH2-CO2) 6 ο7.—種權(quán)利要求1所述的鋰離子電池用負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟A、將鋰鹽、鋅源以及鈦源混合I?5 h得到前驅(qū)物，其中按照物質(zhì)的量計(jì)算，nu:nZn: n Ti=2.0 ?2.5:1: 3 ; 步驟B、將步驟A中所得前驅(qū)物放置在烘箱中干燥3?15 h，所述烘箱的溫度為60?140 0C ； 步驟C、將步驟B中干燥后的干燥物轉(zhuǎn)移至通有惰性氣體的管式爐中于200?450 0C預(yù)燒I?4 h，再接著以500?600 °C的溫度熱處理I?5 h得到熱處理產(chǎn)物； 或者將B中干燥后的干燥物轉(zhuǎn)移至通有惰性氣體的管式爐中于400?600 °(:的溫度熱處理2?6 h得到熱處理產(chǎn)物； 步驟D、將步驟C中所得熱處理產(chǎn)物冷卻至室溫，研磨3?10 min，然后再轉(zhuǎn)移至通有惰性氣體的管式爐中進(jìn)行煅燒0.5?6 h，煅燒溫度為620?750 V ； 步驟E、煅燒后至爐溫降到室溫，研磨3?10 min，得到產(chǎn)品Li2ZnTi30s@C_N。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋰離子電池用負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，步驟A所述混合方式為球磨、研磨、攪拌中的一種或者幾種方式的聯(lián)合使用。
【專利摘要】本發(fā)明屬于鋰離子電池用負(fù)極材料的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋰離子電池用負(fù)極材料Li2ZnTi3O8C-N及其制備方法，本發(fā)明負(fù)極材料由鋰鹽、鋅源以及鈦源按照物質(zhì)的量比nLi︰nZn︰nTi=2.0～2.5︰1︰3混合燒結(jié)而成。本發(fā)明鋰離子電池用負(fù)極材料Li2ZnTi3O8C-N放電比容量高，C和N的引入不僅可以提高材料的電子電導(dǎo)率、材料的放點(diǎn)比容量，而且可以提高材料的倍率和循環(huán)性能，另外，本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)便、快速，能耗低，成本低，環(huán)境友好，具有較好的應(yīng)用前景。
【IPC分類】H01M4/62, H01M4/485, H01M4/1391
【公開號(hào)】CN105024060
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510444984
【發(fā)明人】王利娟, 陳寶寬, 杜朝軍, 孟召輝, 趙迎迎
【申請(qǐng)人】南陽(yáng)師范學(xué)院
【公開日】2015年11月4日
【申請(qǐng)日】2015年7月27日