高纯度单斜相ZnWO₄纳米颗粒的制备方法及其应用的制作方法

专利名称：高纯度单斜相ZnWO₄纳米颗粒的制备方法及其应用的制作方法
技术领域：
本发明属于电池材料学领域，更具体涉及一种高纯度单斜相ZnWO4纳米颗粒的制备方法及其应用。
背景技术：
锂离子电池的核心是储锂材料。目前，石墨是广泛应用于商业化锂离子电池的负极材料。但石墨嵌锂电位低，在充放电过程中石墨表面可能引起金属锂的沉积，存在一定的安全隐患。我国有着丰富的钨产资源。最近，单斜相狗冊4，CuffO4, CaWO4等钨酸盐及其相关的钨的氧化合物由于具有良好的循环性能及无毒、安全等优点而成为较有前景的电池材料。目前还未有纳米ZnWO4在锂电池中应用的相关报道。

发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种高纯度单斜相ZnWO4纳米颗粒的制备方法及其应用，该方法是采用简单的水热法合成高纯度ZnWO4纳米颗粒，制备方法简单，成本低， 所制备的ZnWO4纳米颗粒具有优异的电化学性能。本发明是通过如下技术方案实施的
一种高纯度单斜相ZnWO4纳米颗粒的制备步骤包括lmmol Zn (NO3) · 6H20, Immol Na2WO4和0. 5mmol柠檬酸溶解在30mL蒸馏水中搅拌30分钟后，将溶液转移至反应釜中，在 160 0C -200 °C反应12-24h，反应结束后自然冷却，产物经蒸馏水及无水乙醇洗涤数次，干燥后得到所述的高纯度单斜相ZnWO4纳米颗粒，其粒径为20-30nm，纯度在85%以上，XRD图的特征峰位置与标准谱图库中JP⑶01-089-76M的峰位置完全匹配。制备的高纯度单斜相ZnWO4纳米颗粒应用在锂电池中，是按质量比ZnWO4 聚偏氟乙烯乙炔黑=60 10 :30混合研磨后均勻地涂在约0. 25 cm2的铜片上做正极，负极为金属锂，电解质是 IM LiClO4 的 EC+DEC+EMC (EC/DEC/EMC= 1 /1 /1 ν/ν/ν)溶液。1)本发明采用简单的水热法合成一种高纯度单斜相ZnWO4纳米颗粒，合成方法操作简便、成本低、纯度高，可以大量合成。2)本发明首次将ZnWO4纳米颗粒作为锂离子负极材料，结果表明其具有较好的循环性能和较高的比容量。在电流密度为0.5 Ag—1经过30次循环后，其比容量仍可250 mAhg-1 左右；在电流密度为2Ag4经过30次循环后，其比容量仍可达约ZZOmAhg—1。


图1为所制备的高纯度单斜相ZnWO4纳米颗粒的扫描电镜分析；图2为所制备的高纯度单斜相ZnWO4纳米颗粒的X射线粉末衍射分析及标准谱图库中 JCPDSO1-089-7624 峰位置；
图3为所制备的高纯度单斜相ZnWO4纳米颗粒的循环性能测试； 注图3中菱形表示电流密度为0.5 Ag—1，三角形表示电流密度为ZAg-1 ；实心表示放电过程，空心表示充电过程。
具体实施例方式实施例1
一种高纯度单斜相ZnWO4纳米颗粒的制备步骤包括lmmol Zn (NO3) · 6H20, Immol Na2WO4和0. 5mmol柠檬酸溶解在30mL蒸馏水中搅拌30分钟后，将溶液转移至50mL的反应釜中，在160 °C反应12h，反应结束后自然冷却，产物经蒸馏水及无水乙醇洗涤数次，干燥后得到所述的高纯度(85%以上)单斜相ZnWO4纳米颗粒，其粒径为20-30nm。与标准谱图库中JCPDS 01-089-7624的峰位置完全匹配。高纯度单斜相ZnWO4纳米颗粒的应用是将高纯度单斜相ZnWO4纳米颗粒应用在锂电池中。按质量比ZnWO4 聚偏氟乙烯乙炔黑=60 10 30混合研磨后均勻地涂在约 0. 25 cm2的铜片上做正极，负极为金属锂，电解质是IM LiClO4的EC+DEC+EMC (EC/DEC/ EMC=I/1/1 ν/ν/ν)溶液。实施例2
一种高纯度单斜相ZnWO4纳米颗粒的制备步骤包括lmmol Zn (NO3) · 6H20, lmmol Na2WO4和0. 5mmol柠檬酸溶解在30mL蒸馏水中搅拌30分钟后，将溶液转移至50mL的反应釜中，在200 °C反应Mh，反应结束后自然冷却，产物经蒸馏水及无水乙醇洗涤数次，干燥后得到所述的高纯度单斜相ZnWO4纳米颗粒，其粒径约为20-30nm。与标准谱图库中JCPDS 01-089-7624的峰位置完全匹配。高纯度单斜相ZnWO4纳米颗粒的应用是将高纯度单斜相ZnWO4纳米颗粒应用在锂电池中。按质量比ZnWO4 聚偏氟乙烯乙炔黑=60 10 30混合研磨后均勻地涂在约 0. 25 cm2的铜片上做正极，负极为金属锂，电解质是IM LiClO4的EC+DEC+EMC (EC/DEC/ EMC=I/1/1 ν/ν/ν)溶液。实施例3
一种高纯度单斜相ZnWO4纳米颗粒的制备步骤包括lmmol Zn (NO3) · 6H20, lmmol Na2WO4和0. 5mmol柠檬酸溶解在30mL蒸馏水中搅拌30分钟后，将溶液转移至50mL的反应釜中，在180 °C反应18h，反应结束后自然冷却，产物经蒸馏水及无水乙醇洗涤数次，干燥后得到所述的高纯度(85%以上)单斜相ZnWO4纳米颗粒，其粒径约为20-30nm。与标准谱图库中JCPDSO1-089-7624的峰位置完全匹配。高纯度单斜相ZnWO4纳米颗粒的应用是将高纯度单斜相ZnWO4纳米颗粒应用在锂电池中。按质量比ZnWO4 聚偏氟乙烯乙炔黑=60 10 30混合研磨后均勻地涂在约 0. 25 cm2的铜片上做正极，负极为金属锂，电解质是IM LiClO4的EC+DEC+EMC (EC/DEC/ EMC=I/1/1 ν/ν/ν)溶液。以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种高纯度单斜相ZnWO4纳米颗粒的制备方法，其特征在于所述制备方法的步骤包括lmmol Zn (NO3) · 6H20, lmmol Na2WO4和0. 5mmol柠檬酸溶解在30mL蒸馏水中搅拌 30分钟后，将溶液转移至反应釜中，在160 0C -200 °C反应12-24h，反应结束后自然冷却， 产物经蒸馏水及无水乙醇洗涤数次，干燥后得到所述的高纯度单斜相ZnWO4纳米颗粒。
2.根据权利要求1所述的一种高纯度单斜相ZnWO4纳米颗粒的制备方法，其特征在于 所述方法制备的高纯度单斜相ZnWO4纳米颗粒的粒径为20-30nm。
3.—种如权利要求1所述的制备方法制备的高纯度单斜相ZnWO4纳米颗粒的应用，其特征在于所述应用是将高纯度单斜相ZnWO4纳米颗粒应用在锂电池中。
4.根据权利要求3所述的高纯度单斜相ZnWO4纳米颗粒的应用，其特征在于所述高纯度单斜相ZnWO4纳米颗粒应用在锂电池中，是按质量比ZnWO4 聚偏氟乙烯乙炔黑=60 10 30混合研磨后均勻地涂在约0. 25 cm2的铜片上做正极。
全文摘要
本发明涉及一种高纯度单斜相ZnWO4纳米颗粒的制备方法及其应用。采用简单的水热法合成一种高纯度单斜相ZnWO4纳米颗粒，合成方法操作简便、成本低、纯度高，可以大量合成。本发明首次将ZnWO4纳米颗粒作为锂离子负极材料应用于锂离子电池中，表现出较好的循环性能和较高的比容量。在电流密度为0.5Ag-1经过30次循环后，其比容量仍可250mAhg-1左右；在电流密度为2Ag-1经过30次循环后，其比容量仍可达约220mAhg-1。
文档编号H01M4/48GK102336440SQ20111017696
公开日2012年2月1日 申请日期2011年6月28日 优先权日2011年6月28日
发明者王昌菊, 魏明灯 申请人:福州大学