[发明专利]一种高性能过渡金属氧化物负极材料及电池的组装方法

权利要求书

1.一种高性能过渡金属氧化物负极材料，其特征在于，所述过渡金属氧化物负极材料的制备方法如下：

步骤一，过渡金属氧化物的制备：

①取1～3mmol硝酸锌(Zn(NO₃)₂·6H₂O)和3～5mmol硫酸亚铁(FeSO₄·7H₂O)于烧杯中，然后向烧杯中加入50～70mL的去离子水，在磁力搅拌下使其充分溶解，得到混合溶液一；

②向上述①得到的混合溶液一中加入5～8mmol尿素(CO(NH₂)₂)和3～5mmol的氟化铵(NH₄F)，室温下持续搅拌15～20min，使其混合均匀，得到混合溶液二；

③将上述②得到的混合溶液二转移到反应釜中，然后将反应釜放到150～180℃的烘箱中，反应10～14h，自然冷却至室温，用去离子水和无水乙醇各洗涤三次，将得到的沉淀放到50～80℃的烘箱中，真空干燥48h，得到粉末状固体；

④将上述③得到的粉末状固体放入石英舟中，将石英舟放到有氩气保护的管式炉中高温煅烧，煅烧温度为550～700℃，煅烧时间为4h，待煅烧结束后，样品随炉自然冷却至室温，得到过渡金属氧化物ZnFe₂O₄；

步骤二，碳材料的预处理：

取1～1.5g碳材料溶解在30～50mL的浓硝酸中，然后将混合液转移到100mL的反应釜中，将反应釜放到150～180℃的烘箱中反应12～20h，最后将反应得到的产物用去离子水和无水乙醇各洗涤三次，将得到的沉淀放到50～70℃的烘箱中，真空干燥48h；

步骤三，过渡金属氧化物/碳材料复合物的制备：

①取15～25mg聚乙烯吡咯烷酮，溶解在30～50mL乙醇中，超声2～5h，得到混合溶液三；然后，向混合溶液三中加入步骤一得到的过渡金属氧化物ZnFe₂O₄和步骤二得到的预处理的碳材料，继续超声1～1.5h，得到混合溶液四；

②将混合溶液四转移到100mL的反应釜中，然后将反应釜放到200～220℃的烘箱中，反应12～36h，自然冷却至室温，用去离子水和无水乙醇各洗涤三次，将得到的沉淀放到50～80℃的烘箱中，真空干燥48h；得到过渡金属氧化物/碳材料复合物。

2.根据权利要求1所述的一种高性能过渡金属氧化物负极材料，其特征在于，所述碳材料为碳纤维或多壁碳纳米管。

3.一种电池的组装方法，其特征在于，包括以下步骤：

①电极的制备，首先，以羧甲基纤维素钠、去离子水配制粘结剂一，以聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮配制粘结剂二；按质量比7:2:1取过渡金属氧化物ZnFe₂O₄、导电炭黑、粘结剂(粘结剂一或粘结剂二)备用；将过渡金属氧化物ZnFe₂O₄和导电炭黑在玛瑙研钵中研磨，将研磨产物转移到粘结剂中，磁力搅拌5～8h，在搅拌过程中可滴加少量去离子水调节粘度，混合均匀后，形成粘度适当、成分均匀的浆料；然后，用玻璃棒蘸取浆料均匀地涂覆在洁净的铜箔上，然后将铜箔放到60℃的真空干燥箱中干燥12h；最后，将烘干的电极-铜箔取出，平放在辊压机上，将电极片压实，使用纽扣电池切片机裁切，得到电极片，将电极片置于真空干燥箱中保存，备用；

②电池的组装，在充满氩气的手套箱中进行电池的组装，组装顺序如下：放置好正极壳，用镊子轻轻地将电极片放在正极壳中央，上方滴加1～2滴电解液，盖上隔膜后再次滴加1～2滴电解液，然后依次放置金属锂片、钢片、垫片、负极壳，最后用扣式电池封口机将组装好的电池封口。

4.根据权利要求3所述的一种电池的组装方法，其特征在于，所述隔膜为聚四氟乙烯微孔隔膜。

5.根据权利要求3所述的一种电池的组装方法，其特征在于，所述电解液为溶解1mol/L锂盐的体积比为1:1:1的碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯的混合溶剂。