本发明属于新材料加工技术领域，具体涉及一种应用在二次电池上的纳米氧化锌复合材料。
背景技术：
纳米氧化锌是指晶粒尺寸在100纳米以下的氧化锌微粒，纳米氧化锌作为一种高性能半导体材料由于其具有独特的小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应和介电限域效应，所以表现出许多特殊的性质，如无毒和非迁移性、荧光性、压电性、吸收和散射紫外线能力等。因此在抗菌材料、发光材料、压电材料、紫外线屏蔽材料、自清洁材料、细胞标定材料及纳米催化剂等领域有着十分广泛的应用前景。氧化锌纳米粒子所具有的特性与其自身的物理特征有较为紧密的关系。如何选择合适的表面修饰剂，通过溶液化学方法制备尺寸和形貌可控的纳米氧化锌材料，拓展其应用领域，得到应用性能极好的纳米产品，是目前纳米氧化锌材料研究的热点问题之一。
纳米复合材料的制备由于协同效应以及其他作用，使得复合材料表现出一种或多种新功能，这些功能往往是原物质所不具备的，这些新功能的出现也开辟了纳米材料的应用新领域。由于其优越性能和广泛的应用前景，成为当前纳米材料科学研究的热点之一。目前，对于纳米氧化锌在电化学功能技术领域的研究还尚不成熟，基本没有得到较好的应用，存在着巨大的发展空间。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种应用在二次电池上的纳米氧化锌复合材料，利用制备得到的纳米氧化锌与硅形成的复合材料作为电池负极提高二次电池的循环性能。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种应用在二次电池上的纳米氧化锌复合材料，其优选方案为，
（1）称取2.5-2.7克的纳米硅粉末，在搅拌下加入到15-20毫升质量浓度为20-30%的聚乙二醇水溶液中，以300-350转/分钟的速度搅拌10-15分钟，超声分散10-20分钟，得到纳米硅分散液；所述聚乙二醇水溶液是由分子量为600的聚乙二醇配制得到的；
（2）称取17.5-18.0克硝酸锌置于烧杯中，在200-240转/分钟的速度搅拌下，向烧杯中加入去离子水，持续搅拌至溶解后，配制得到摩尔浓度为0.42-0.45摩尔/升的硝酸锌溶液，在48-50℃下，向烧杯中逐滴加入摩尔浓度为2.6-2.8摩尔/升的氢氧化钠溶液，调节体系ph值在8.2-8.3之间，在磁力搅拌器下搅拌25-30分钟，得到固液混合体；
（3）将纳米硅分散液加入到制备得到的固液混合体中，在800-900转/分钟下快速搅拌8-10分钟，然后转移至水热反应釜中，设定反应温度为225-230℃，反应时间为13-16小时，反应结束后取出反应釜置于通风橱内自然冷却至室温，倒去上澄清液，将所得沉淀物用乙醇和去离子水分别洗涤4-6次，置于70-80℃烘箱中干燥6-8小时，然后放入预热至170-190℃的马弗炉中煅烧65-70分钟，煅烧温度为500-530℃，即得纳米氧化锌复合材料。
所述纳米硅粉末粒径大小在22-28纳米之间。
制备得到的纳米氧化锌复合材料粒径大小在45-55纳米之间。
本发明相比现有技术具有以下优点：为了解决现有纳米氧化锌在电化学功能技术领域，尤其是二次电池上的研究还尚不成熟，没有得到较好应用的问题，本发明提供了一种应用在二次电池上的纳米氧化锌复合材料，制备得到的纳米氧化锌与硅形成的复合材料具有极好的电导率和机械强度，将其应用于二次电池负极材料制备，作为电池负极提高二次电池的循环性能，不仅具有较大的充放电性能，还表现出优异的可逆性，解决了充放电过程中硅的膨胀等带来的相应问题；采用本发明制备得到的纳米氧化锌-硅复合材料制备负极材料，起到增加硅的导电作用，对充放电过程中硅的膨胀起到缓冲作用，进行充放电和循环性能测试，0.5a/g电流密度下经过100次充放电循环，保持率达到64-66%；本发明能够显著提高纳米氧化锌复合材料的电化学活性，解决现有纳米氧化锌在电化学功能领域应用效果不佳的问题，该复合材料具有高导电性能、热稳定性，循环寿命高，制备原料易得、合成方式简单、成本低、化学性能稳定，机械强度高等特性。本发明制备得到的纳米氧化锌-硅复合材料具有非常优越的循环性能，结合其自身的半导体催化剂的电子结构，可应用于太阳电池、二次电池等方面，成为一种潜力巨大的多功能材料，有助于提高纳米氧化锌复合材料在电化学领域的应用价值，是一种极为值得推广使用的技术方案。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明所提供的技术方案。
实施例1
将制备得到的纳米氧化锌复合材料应用在二次电池上，具体的，包括以下工艺步骤：
s1：称取2.5克的纳米硅粉末，在搅拌下加入到15毫升质量浓度为20%的聚乙二醇水溶液中，以300转/分钟的速度搅拌10分钟，超声分散10分钟，得到纳米硅分散液；所述聚乙二醇水溶液是由分子量为600的聚乙二醇配制得到的；所述纳米硅粉末粒径大小在22-28纳米之间；
s2：称取17.5克硝酸锌置于烧杯中，在200转/分钟的速度搅拌下，向烧杯中加入去离子水，持续搅拌至溶解后，配制得到摩尔浓度为0.42摩尔/升的硝酸锌溶液，在48℃下，向烧杯中逐滴加入摩尔浓度为2.6摩尔/升的氢氧化钠溶液，调节体系ph值在8.2-8.3之间，在磁力搅拌器下搅拌25分钟，得到固液混合体；
s3：将纳米硅分散液加入到制备得到的固液混合体中，在800转/分钟下快速搅拌8分钟，然后转移至水热反应釜中，设定反应温度为225℃，反应时间为13小时，反应结束后取出反应釜置于通风橱内自然冷却至室温，倒去上澄清液，将所得沉淀物用乙醇和去离子水分别洗涤4次，置于70℃烘箱中干燥6小时，然后放入预热至170℃的马弗炉中煅烧65分钟，煅烧温度为500℃，即得纳米氧化锌复合材料；制备得到的纳米氧化锌复合材料粒径大小在45-55纳米之间。
s4：采用实施例1制备得到的纳米氧化锌复合材料与乙炔黑和cmc按三者质量比为7:1.5:1.5混合，于研钵中充分研磨均匀，涂覆极片，制备得到负极电极，用于二次锂离子电池，以金属li片作为正极，1mlipf6为电解液，组装成cr2025型纽扣电池，用蓝电进行充放电测试，在25℃恒温下，用c/20的电流进行恒流充放电测试，电流密度为0.5ma/g，进行电化学测试，电化学测试结果表明：首次放电比容量为957mah/g，0.5a/g电流密度下经过100次充放电循环，保持率达到64%。
实施例2
将制备得到的纳米氧化锌复合材料应用在二次电池上，具体的，包括以下工艺步骤：
s1：称取2.6克的纳米硅粉末，在搅拌下加入到18毫升质量浓度为25%的聚乙二醇水溶液中，以330转/分钟的速度搅拌12分钟，超声分散15分钟，得到纳米硅分散液；所述聚乙二醇水溶液是由分子量为600的聚乙二醇配制得到的；所述纳米硅粉末粒径大小在22-28纳米之间；
s2：称取17.8克硝酸锌置于烧杯中，在220转/分钟的速度搅拌下，向烧杯中加入去离子水，持续搅拌至溶解后，配制得到摩尔浓度为0.43摩尔/升的硝酸锌溶液，在49℃下，向烧杯中逐滴加入摩尔浓度为2.7摩尔/升的氢氧化钠溶液，调节体系ph值在8.2-8.3之间，在磁力搅拌器下搅拌28分钟，得到固液混合体；
s3：将纳米硅分散液加入到制备得到的固液混合体中，在850转/分钟下快速搅拌9分钟，然后转移至水热反应釜中，设定反应温度为228℃，反应时间为14小时，反应结束后取出反应釜置于通风橱内自然冷却至室温，倒去上澄清液，将所得沉淀物用乙醇和去离子水分别洗涤5次，置于75℃烘箱中干燥7小时，然后放入预热至180℃的马弗炉中煅烧68分钟，煅烧温度为510℃，即得纳米氧化锌复合材料；制备得到的纳米氧化锌复合材料粒径大小在45-55纳米之间。
s4：采用实施例2制备得到的纳米氧化锌复合材料与乙炔黑和cmc按三者质量比为7:1.5:1.5混合，于研钵中充分研磨均匀，涂覆极片，制备得到负极电极，用于二次锂离子电池，以金属li片作为正极，1mlipf6为电解液，组装成cr2025型纽扣电池，用蓝电进行充放电测试，在25℃恒温下，用c/20的电流进行恒流充放电测试，电流密度为0.5ma/g，进行电化学测试，电化学测试结果表明：首次放电比容量为960mah/g，0.5a/g电流密度下经过100次充放电循环，保持率达到66%。
实施例3
将制备得到的纳米氧化锌复合材料应用在二次电池上，具体的，包括以下工艺步骤：
s1：称取2.7克的纳米硅粉末，在搅拌下加入到20毫升质量浓度为30%的聚乙二醇水溶液中，以350转/分钟的速度搅拌15分钟，超声分散20分钟，得到纳米硅分散液；所述聚乙二醇水溶液是由分子量为600的聚乙二醇配制得到的；所述纳米硅粉末粒径大小在22-28纳米之间；
s2：称取18.0克硝酸锌置于烧杯中，在240转/分钟的速度搅拌下，向烧杯中加入去离子水，持续搅拌至溶解后，配制得到摩尔浓度为0.45摩尔/升的硝酸锌溶液，在50℃下，向烧杯中逐滴加入摩尔浓度为2.8摩尔/升的氢氧化钠溶液，调节体系ph值在8.2-8.3之间，在磁力搅拌器下搅拌30分钟，得到固液混合体；
s3：将纳米硅分散液加入到制备得到的固液混合体中，在900转/分钟下快速搅拌10分钟，然后转移至水热反应釜中，设定反应温度为230℃，反应时间为16小时，反应结束后取出反应釜置于通风橱内自然冷却至室温，倒去上澄清液，将所得沉淀物用乙醇和去离子水分别洗涤6次，置于80℃烘箱中干燥8小时，然后放入预热至190℃的马弗炉中煅烧70分钟，煅烧温度为530℃，即得纳米氧化锌复合材料；制备得到的纳米氧化锌复合材料粒径大小在45-55纳米之间。
s4：采用实施例3制备得到的纳米氧化锌复合材料与乙炔黑和cmc按三者质量比为7:1.5:1.5混合，于研钵中充分研磨均匀，涂覆极片，制备得到负极电极，用于二次锂离子电池，以金属li片作为正极，1mlipf6为电解液，组装成cr2025型纽扣电池，用蓝电进行充放电测试，在25℃恒温下，用c/20的电流进行恒流充放电测试，电流密度为0.5ma/g，进行电化学测试，电化学测试结果表明：首次放电比容量为958mah/g，0.5a/g电流密度下经过100次充放电循环，保持率达到65%。
本发明能够显著提高纳米氧化锌复合材料的电化学活性，解决现有纳米氧化锌在电化学功能领域应用效果不佳的问题，该复合材料具有高导电性能、热稳定性，循环寿命高，制备原料易得、合成方式简单、成本低、化学性能稳定，机械强度高等特性。本发明制备得到的纳米氧化锌-硅复合材料具有非常优越的循环性能，结合其自身的半导体催化剂的电子结构，可应用于太阳电池、二次电池等方面，成为一种潜力巨大的多功能材料，有助于提高纳米氧化锌复合材料在电化学领域的应用价值，是一种极为值得推广使用的技术方案。