(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111554702.0 (22)申请日 2021.12.17 (71)申请人 合肥国轩高科动力能源 有限公司 地址 230011 安徽省合肥市新站区岱河路 599号 (72)发明人 汪杰　宣健　张壁　曹勇　苏峰　 董骄　王从周　滕威　 (74)专利代理 机构 合肥天明专利事务所(普通 合伙) 34115 代理人 周静 (51)Int.Cl. H01M 4/58(2010.01) H01M 4/62(2006.01) H01M 10/0525(2010.01) C01B 32/168(2017.01)C01G 9/08(2006.01) (54)发明名称 一种硫化锌与碳纳米管共价偶联复合材料 及其制备方法和应用 (57)摘要 本发明公开了一种硫化锌与碳纳米管共价 偶联复合材料及其制备方法和应用， 该材料的制 备方法包括以下步骤： 将碳纳米管分散于硫酸溶 液中， 加入高锰酸盐进行氧化反应， 得到氧化物 料； 将氧化物料加入浓盐酸中进行酸化， 得到酸 化碳纳米管； 将酸化碳纳米管、 乙酸锌和硫脲分 散在水中得到混合液， 对混合液进行加热使其发 生水热反应， 即得硫化锌与碳纳米管共价偶联复 合材料。 该复合材料中硫化锌和碳纳米管之间是 通过强共价键结合的， 该共价键提供了电子导通 的有效通道， 且在长期循环过程中保持硫化锌与 碳纳米管之间的链接不断裂， 提高材料结构的稳 定性。 同时， 该共价键有利于促进电子/离子转 移， 使得该材料具有长期的稳定性和优良的倍率 性能。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 114388785 A 2022.04.22 CN 114388785 A 1.一种硫化锌与碳纳米管共价偶联复合材 料的制备 方法， 其特 征在于： 包括以下步骤： 将碳纳米管分散 于硫酸溶 液中， 然后加入高锰酸钾进行 氧化反应， 得到氧化物料； 将氧化物料加入 浓盐酸中进行酸 化， 得到酸 化碳纳米管； 将酸化碳纳米管、 乙酸锌和硫脲分散在水中得到混合液， 对混合液进行加热使其发生 水热反应， 水 热反应结束后收集固体物料， 即为硫化锌与碳纳米管共价偶联复合材 料。 2.根据权利要求1所述的一种硫化锌与碳纳米管共价偶联复合材料的制备方法， 其特 征在于： 所述将碳纳米管分散 于硫酸溶 液中采用的方法是超声分散 。 3.根据权利要求1所述的一种硫化锌与碳纳米管共价偶联复合材料的制备方法， 其特 征在于： 所述氧化反应的温度为1 10‑130℃， 时间为10 ‑24h。 4.根据权利要求1所述的一种硫化锌与碳纳米管共价偶联复合材料的制备方法， 其特 征在于： 所述 碳纳米管为多壁 碳纳米管； 所述高锰酸盐为高锰酸钾或高锰酸钠。 5.根据权利要求1所述的一种硫化锌与碳纳米管共价偶联复合材料的制备方法， 其特 征在于： 所述 酸化是在室温下进行的， 酸 化的时间为0.3 h‑1h。 6.根据权利要求1所述的一种硫化锌与碳纳米管共价偶联复合材料的制备方法， 其特 征在于： 所述酸化碳纳米管与乙酸锌的质量比为1:(5 ‑30)； 所述乙酸锌和硫脲的质量比为 (1‑0.5):30。 7.根据权利要求1所述的一种硫化锌与碳纳米管共价偶联复合材料的制备方法， 其特 征在于： 所述水 热反应的温度为80 ‑120℃， 时间为2 ‑8h。 8.一种硫化锌与碳纳米管共价偶联复合材料， 其特征在于： 其是采用 如权利要求1至7 中任一项所述的制备 方法制备 所得。 9.如权利要求8所述的一种 硫化锌与碳纳米管共价偶联复合材料作为负极材料应用在 锂离子电池中。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114388785 A 2一种硫化锌 与碳纳米管共 价偶联复合材料及其制备方 法和 应用 技术领域 [0001]本发明属于新材料技术领域， 具体涉及一种硫化锌与碳纳 米管共价偶联 复合材料 及其制备 方法和应用。 背景技术 [0002]20世纪90年代以来， 锂离子电池技术 因其高能量密度和循环稳定性而取得了良好 的发展。 而目前， 锂离子电池负极材料 的电化学性能是制约高性能锂离子电池发展的主要 因素之一。 虽然层状结构的石墨已经成为商业化的锂离子电池负极材料， 但它的理论容量 只有372mAh/g， 且其层状结构在充放电过程中由于锂离子的反复嵌入和脱 出会受到一定程 度的破坏， 从而导致电池容量和循环稳定性受到不可逆影响。 为了提高锂离子电池的容量 和循环性能， 研发新型的电池用负极材 料成为亟 待解决的技 术难题。 [0003]近年来， 非层状结构的过渡金属硫化物由于出色的比容量在锂离子负极材料领域 得到了广泛的研究。 然而， 过渡 金属硫化物的电子导电性和离子导电性较差， 限制了其进一 步发展。 发明内容 [0004]针对现有技术的不足， 本发明的目的是提供一种硫化锌与碳纳 米管共价偶联复合 材料及其制备 方法和应用。 [0005]为实现上述目的， 本发明采用的技 术方案为： [0006]一种硫化锌与碳纳米管共价偶联复合材 料的制备 方法， 包括以下步骤： [0007]将碳纳米管超声分散于硫酸溶液中， 然后加入高锰酸盐进行氧化反应， 得到氧化 物料； 优选的， 所述氧化反应的温度为 110‑130℃， 时间为10 ‑24h； 所述碳纳米管为多壁碳纳 米管(MWCNTs)； 所述高锰酸盐为高锰酸钾或高锰酸钠。 [0008]将氧化物料加入浓盐酸中进行酸化， 酸化的目的是在碳纳米管表面氧化产生羧 基， 得到酸化碳纳米管； 优选的， 所述酸化是在室温下进行的， 酸化的时间为0.3h ‑1h， 具体 的， 可以是0.3 h、 0.5h、 0.8或1h； [0009]将酸化碳纳米管、 乙酸锌和硫脲分散在水中得到混合液， 对混合液进行加热使其 发生水热反应， 水热反应结束后收集固体物料， 即为硫化锌与碳纳米管共价偶联复合材料 (简称为： ZnS@MWCNTs复合材料)。 优选的， 所述酸化碳纳米管与乙酸锌的质量比为1:(5 ‑ 30)； 所述乙酸锌和硫脲的质量比为(1 ‑0.5):30； 用乙酸锌为原料反应得到的硫化锌颗粒均 一性更好； 所述水 热反应的温度为80 ‑120℃， 时间为2 ‑8h。 [0010]本发明制备得到的ZnS@MWCNTs复合材料的结构示意图如图1所示， 硫化锌通过酰 胺键和碳纳米管相连。 [0011]本发明还公开了上述所述的硫化锌与碳纳米管共价偶联复合材料作为负极材料 应用在锂离 子电池中。说　明　书 1/4 页 3 CN 114388785 A 3