[發明專利]一種鋰化三氧化鉬納米帶電極材料及其鋰化改性方法

有效

• 申請號: 200710052368.2
• 申請日: 2007-06-04
• 公開（公告）號: CN101071849A
• 公開（公告）日: 2007-11-14
• 發明（設計）人: 陳文;麥立強;胡彬;祁琰媛;周靜;戴英;王中林
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: H01M4/02
• 分類號: H01M4/02;H01M4/04
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司
• 代理人: 張安國

技術領域

本發明涉及一種通過無機溶膠技術與二次水熱合成技術相結合制備鋰化三氧化鉬納米帶的方法，屬納米材料與納米技術領域。

背景技術

鋰離子電池是20世紀90年代發展起來的最新一代的二次電池。一維層狀三氧化鉬納米材料其特殊的層狀結構可以使鋰離子在層間發生嵌入脫出反應而有可以應用于鋰離子電極材料的潛力，納米尺度帶來的巨大比表面積可以增大與電解液的接觸面積，減小鋰離子的擴散距離，因此一維層狀三氧化鉬納米材料由于兼具納米材料和自身結構上的優勢而引起人們廣泛關注。但由于層狀結構在嵌脫過程中易被破壞，使其應用受到一定限制。通過對三氧化鉬納米材料進行摻雜改性來提高結構的穩定性，或改善一維三氧化鉬納米材料力學、光學、電化學、磁學、熱力學等各方面的性能已成為納米材料研究領域的熱點之一。通過無機溶膠與二次水熱合成技術相結合的方法合成鋰化改性的三氧化鉬納米帶電極材料，制備工藝簡單、重現性好、可控程度高、符合環境要求，該研究內容尚未見報道。

發明內容

本發明所要解決的問題是對合成出的三氧化鉬納米帶進行均勻鋰化。

本發明的技術方案是：

一種改性三氧化鉬納米帶電極材料，其特征在于，該電極材料為三氧化鉬納米帶經過鋰化改性的鋰化三氧化鉬納米帶電極材料。

本發明的鋰化三氧化鉬納米帶電極材料制備步驟依次為：

第1步、制備三氧化鉬納米帶：(1)將(NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O(≥99.0％)溶于去離子水，濃度為0.1mol/L；(2)將配制的(NH₄)₆Mo₇O₂₄溶液通過質子交換樹脂得到亮藍色的MoO₃·nH₂O溶膠，pH值為2；(3)把溶膠移至聚四氟乙烯襯里的不銹鋼反應釜中，在180℃下水熱處理4～24小時，即得淺藍色三氧化鉬納米帶產物；

第2步、將第1步獲得到的三氧化鉬納米帶產物加入去離子水中并超聲分散10～60分鐘后再加入鋰鹽粉末，鋰鹽加入量為該分散體系中鉬元素與鋰元素的摩爾比達到1∶3至1∶10；

第3步、攪拌2～5天，得懸濁液；

第4步、將第3步所得懸濁液在150～180℃下二次水熱1～4天，將獲得的產物用去離子水反復洗滌獲得鋰化三氧化鉬納米帶。

本發明中所用鋰鹽為氯化鋰、硝酸鋰、硫酸鋰中任一種。

本發明的制備工藝特征是：用鉬酸銨通過質子交換法制備的MoO₃·nH₂O溶膠水熱獲得三氧化鉬的納米帶，將納米帶與鋰鹽進行二次水熱獲得鋰化三氧化鉬納米帶。產物的結構穩定性、材料的電化學和電學性能顯著提高，因此可以用于鋰離子電池電極材料、太陽能電池、光電子器件等，還可用刷涂、噴涂等簡單的方法將其在不易制膜的地方制膜，以及直接將其或與其它超細粉末混合制成功能化器件，從而拓寬了該納米材料的應用領域。

本發明所用鉬源為鉬酸銨，廉價易得，不使用有機模板劑并且制備方法簡單，重現性好，符合環境要求。

附圖說明

圖1：實施例1鋰化前后MoO₃納米帶的XRD圖

圖中a為鋰化前；b為鋰化后，下同

圖2：實施例1鋰化前后MoO₃納米帶的SEM和TEM圖

其中左圖、右圖分別為SEM、TEM圖

圖3：實施例1鋰化前后MoO₃納米帶的FTIR圖譜

圖4：實施例1鋰化前后MoO₃納米帶的Raman圖譜

圖5-1實施例1鋰化前(a)和鋰化后(b)MoO₃納米帶的首次充放電曲線

圖5-2實施例1鋰化前(a)和鋰化后(b)MoO₃納米帶的放電容量與循環次數的關系

圖5-3實施例1鋰化前(a)和鋰化后(b)MoO₃納米帶的充放電過程中的電壓遲滯回線

圖6：實施例1鋰化前后MoO₃單根納米帶的I-V曲線