[發明專利]一種α-ZnMoO4鋰離子電池負極材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201610111950.0
• 申請日: 2016-02-29
• 公開（公告）號: CN105742630A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發明（設計）人: 費杰;孫謙謙;黃劍鋒;劉一軍;李嘉胤;曹麗云;歐陽海波;孔新剛
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;H01M10/0525;C01G39/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

技術領域

本發明涉及一種鋰離子電池負極材料的制備方法，具體涉及一種α-ZnMoO₄鋰離子電池負極材料及其制備方法。

背景技術

商業化鋰離子電池主要釆用石墨為負極材料，但是石墨材料的理論比容量低，只有372mAhg^-1，已經無法滿足日益增長的對高容量鋰離子電池的需求，因此亟需開發一種可替代石墨的高容量鋰離子電池新型負極材料。

盡管對過渡金屬氧化物取代傳統石墨作為鋰離子電池負極材料進行了較為深入的研究，但研究工作主要集中于簡單過渡金屬氧化物，對三元金屬氧化物材料作為電極材料應用于鋰離子電池領域的研究報道卻相對較少。由于包含了兩種金屬元素，相比簡單氧化物材料，三元鉬基混合氧化物材料具有多變的結構和性質。在不同的制備條件和不同組分配比下可以得到不同物相的材料。因此，三元鉬基氧化物作為鋰離子電池負極材料具有非常大的潛在應用價值。

發明內容

本發明的目的在于提供一種α-ZnMoO₄鋰離子電池負極材料及其制備方法，以克服上述現有技術存在的缺陷，本發明制備工藝簡單、成本低廉、產率高，采用該鋰離子電池負極材料制得的電極的充放電電位為0.01～3.5V，首次庫倫效率高于80％，比容量50圈反復充放電后仍保持在440mAhg^-1。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種α-ZnMoO₄鋰離子電池負極材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟一：將摩爾比為1:1的鋅鹽和鉬酸鹽分別溶于蒸餾水中，攪拌使其充分溶解；

步驟二：將鉬酸鹽溶液逐滴加入鋅鹽溶液中，攪拌均勻后，在常溫下靜置反應得到鉬酸鋅前驅體材料；

步驟三：將步驟二中得到的鉬酸鋅前驅體材料離心分離后，采用水溶液和無水乙醇洗滌，然后烘干即得到鉬酸鋅前驅體；

步驟四：將步驟三得到的鉬酸鋅前驅體放入高溫爐中熱處理，然后自然冷卻到室溫后得到α-ZnMoO₄鋰離子電池負極材料。

進一步地，所述的鉬酸鹽為鉬酸銨或鉬酸鈉，鋅鹽為硝酸鋅或氯化鋅。

進一步地，步驟一中攪拌方式為磁力攪拌，攪拌時間為10min。

進一步地，步驟二中的滴加速度為1～3mL/min。

進一步地，步驟二中攪拌時間為30min，靜置反應時間為1～5d。

進一步地，步驟三中離心速度為8000～9000r/min；離心時間為10～15min。

進一步地，步驟三中洗滌時用無水乙醇和蒸餾水交替沖洗3～6次；烘干溫度為60℃。

進一步地，步驟四中高溫爐為馬弗爐，熱處理溫度為400～600℃，時間為40min～3h。

一種α-ZnMoO₄鋰離子電池負極材料，采用上述的α-ZnMoO₄鋰離子電池負極材料的制備方法制得。

與現有技術相比，本發明具有以下有益的技術效果：

本發明制備的α-ZnMoO₄鋰離子電池負極材料，結構為四方體，其鉬離子位于四面體的對稱中心，外面被4個O^2-包圍，具有相對好的穩定性。不同于其他多組分過渡金屬氧化物，α-ZnMoO₄負極材料可以利用兩種不同的電化學反應機理，除了鉬元素與鋰之間的轉化機理外，鋅可以與鋰進行合金化反應，這兩種反應在電化學儲鋰中可以共存，且它們之間存在著協同效應，可以共同促進電池性能的提高。另外，我國的鉬資源產量居世界第二位，利用這樣的資源優勢，開發研究鉬酸鋅鋰離子電池負極材料，具有十分重要的意義。同時，本發明制備α-ZnMoO₄鋰離子電池負極材料，制備工藝簡單、成本低廉、產率高，采用該鋰離子電池負極材料制得的電極的充放電電位為0.01～3.5V，首次庫倫效率高于80％，比容量50圈反復充放電后仍保持在440mAhg^-1。

附圖說明

圖1是實施例1制備的α-ZnMoO₄鋰離子電池負極材料的XRD圖譜；

圖2是采用實施例1制得的材料用于模擬電池的充放電循環性能圖。

具體實施方式

下面對本發明的實施方式做進一步詳細描述：

一種α-ZnMoO₄鋰離子電池負極材料的制備方法，包括以下步驟：