[发明专利]一种金属氧化物复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种金属氧化物复合材料；其特征在于：所述金属氧化物复合材料中含有粒度5~50μm的立方体，所述粒度5~50μm的立方体由50~100nm的金属氧化物纳米片堆砌而成；所述金属氧化物纳米片以质量百分比计包括下述组分:

氧化锌85%~94%；

金属M1的氧化物5%~10%；

金属M2的氧化物1%~5%；

所述金属M1选自Sn、Bi、In中的至少一种，金属M2为Al。

2.一种制备权利要求1所述金属氧化物复合材料的方法，其特征在于：包括以下步骤；

步骤一

按照设定比例将锌的可溶性化合物和金属M1、M2的可溶性化合物溶于溶剂中，得到溶液A，同时将一定量的试剂B、聚乙烯吡咯烷酮、三乙胺溶于等量的相同溶剂中，得到溶液B1；

所述溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二乙基甲酰胺、乙醇中的至少一种，试剂B选自苯甲酸、苯二甲酸中的至少一种；

步骤二

将步骤一中所得溶液B1倒入溶液A中，所得混合溶液于20~50℃下超声5~30min；再将混合溶液置于密闭容器中，80~180℃反应5~12h；待冷却至室温，将反应液离心，得到固体产物；固体用无水乙醇洗涤2~3次、干燥得到前驱体材料，将前驱体置于马弗炉中500~800℃煅烧2~8h得到所述金属氧化物复合材料。

3.根据权利要求2所述的一种金属氧化物复合材料的制备方法，其特征在于：

所述超声频率为25~40kHz，煅烧气氛为含氧气氛。

4.根据权利要求2所述的一种金属氧化物复合材料的制备方法，其特征在于：反应温度为100~130℃，反应时间为6~10h；煅烧温度为600~700℃，时间为4~6h。

5.根据权利要求2所述的一种金属氧化物复合材料的制备方法，其特征在于：步骤一中，锌的可溶性化合物选自草酸锌、醋酸锌、氯化锌、硫酸锌、硝酸锌中的至少一种；

金属M1、M2的可溶性化合物选自金属M1、M2的硝酸盐、草酸盐、醋酸盐氯化物、硫酸盐中的至少一种。

6.根据权利要求2所述的一种金属氧化物复合材料的制备方法，其特征在于：步骤一中锌的可溶性化合物、金属M1、M2的化合物和试剂B按照金属离子总摩尔数与试剂B的摩尔数之比为1~5:1的比例添加；

总金属离子浓度为10~50mmol/L。

7.根据权利要求2所述的一种金属氧化物复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤一中PVP与试剂B的质量比为1~5:1；TEA的加入量按其占溶液总体积分数0.01%~0.05%的比例添加。

8.一种如权利要求1所述金属氧化物复合材料的应用，其特征在于：所述应用包括将金属氧化物复合材料用作碱性锌二次电池负极材料。

9.根据权利要求8所述的一种金属氧化物复合材料的应用，其特征在于：所述金属氧化物复合材料用作碱性锌二次电池负极材料时，1C状态下，循环100-180圈比容量保持在610mAh g^-1以上，平均的库伦效率保持在93%以上。

10.根据权利要求8所述的一种金属氧化物复合材料的应用，其特征在于：所述金属氧化物复合材料用作碱性锌二次电池负极材料时，1C状态下，循环180圈比容量保持在625.3mAh g^-1，平均的库伦效率保持为94.8%。