[發(fā)明專利]一種棒狀碳包覆鉬酸鈷的制備方法及其在鋰離子電池中的應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711066016.2
• 申請日: 2017-11-02
• 公開（公告）號: CN107834045A
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姜高學(xué);李麗;曹丙強
• 申請（專利權(quán)）人: 濟南大學(xué)
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/485;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 濟南譽豐專利代理事務(wù)所(普通合伙企業(yè))37240
• 代理人: 高強

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及納米材料及其應(yīng)用領(lǐng)域，尤其涉及一種棒狀碳包覆鉬酸鈷的制備方法及其在鋰離子電池中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

作為低碳綠色的能源儲存體系，鋰離子電池因其能量密度大、無記憶效應(yīng)、循環(huán)壽命長和環(huán)境友好等特點，得到了研究者和工業(yè)界的青睞和廣泛關(guān)注，成為世界上各個國家競相發(fā)展的研究領(lǐng)域。近年來鋰離子電池產(chǎn)業(yè)日漸成熟，被廣泛應(yīng)用于手機、電腦、汽車等各種產(chǎn)品中，隨著鋰離子電池性能不斷提高改進(jìn)，鋰離子電池負(fù)極材料的研究也被提出更高要求。

鉬酸鈷作為雙金屬氧化物其禁帶寬度比單金屬氧化物更小，電子電導(dǎo)率更大，具有更高的理論容量。但是金屬氧化物參與電極反應(yīng)時會經(jīng)歷較大的體積變化，材料內(nèi)部會產(chǎn)生較大的應(yīng)力，導(dǎo)致電極材料因粉化而失活、脫落，比容量衰減快。而包覆碳層一方面可以提高電子的導(dǎo)電性，另一方面可以作為一種保護(hù)層來阻止活性物質(zhì)在鋰化過程中的結(jié)構(gòu)坍塌。包覆碳層在鉬酸鈷充放電過程中緩沖了體積膨脹所帶來的材料粉化和脫落，對其電化學(xué)性能有明顯的改善，在鋰離子電池的應(yīng)用上有很大的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種棒狀碳包覆鉬酸鈷的制備方法及其在鋰離子電池中的應(yīng)用，制備方法簡單、易于操作、重復(fù)性好，該方法制備得到的碳包覆的棒狀鉬酸鈷成本低廉、操作簡單、產(chǎn)率高。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種棒狀碳包覆的鉬酸鈷作為鋰離子電池電極材料的應(yīng)用。

本發(fā)明為解決上述問題提出的技術(shù)方案：

一種棒狀碳包覆鉬酸鈷的制備方法及其在鋰離子電池中的應(yīng)用，其特征在于采用以下步驟：

（1）將硝酸鈷和鉬酸銨、沉淀劑溶解于40ml去離子水中，攪拌，形成混合均勻溶液，硝酸鈷的含量為2-10mmol，鉬酸銨的含量為0.5-5mmol，沉淀劑的含量為1-10mmol；

（2）將步驟（1）得到的混合均勻溶液置于反應(yīng)釜中密封，在140℃-190℃反應(yīng)2-48小時，自然冷卻至室溫。經(jīng)洗滌、離心分離、真空干燥，得到鉬酸鈷前驅(qū)物；

（3）將步驟（2）得到的前驅(qū)物加入油酸，混合均勻，靜置12-48小時。經(jīng)乙醇洗滌、離心分離、真空干燥，得到油酸包覆的鉬酸鈷前驅(qū)物；

（4）將步驟（3）得到的前驅(qū)體在氬氣氛圍中煅燒，450-600℃煅燒1-10h，冷卻至室溫即得碳包覆的棒狀鉬酸鈷。

步驟（1）中所述的沉淀劑選自尿素、苯并咪唑、對苯二甲酸。

優(yōu)選地，步驟（1）中所述的所述的硝酸鈷、鉬酸銨、沉淀劑的摩爾比為6：1：5。

優(yōu)選地，步驟（2）中所述的混合均勻溶液置于水熱反應(yīng)釜中密封，在160℃反應(yīng)12h小時。

優(yōu)選地，步驟（3）中所述的煅燒溫度為500℃，煅燒時間為4h。

本發(fā)明的一種棒狀碳包覆鉬酸鈷的制備方法及其在鋰離子電池中的應(yīng)用，其特征在于，所述一種棒狀碳包覆鉬酸鈷用于鋰離子電池的組裝方法為：將本發(fā)明制備的碳包覆的棒狀鉬酸鈷、超級P-Li導(dǎo)電炭黑和PVDF粘合劑分別按照8：1：1的比例充分研磨混勻，并調(diào)成均勻漿料，涂覆Cu箔上，烘干，壓實。在高純氬氣（純度大于99.99％）氣氛的手套箱中組裝成2025型扣式電池（H₂O含量小于1ppm，O₂含量小于3ppm），其中金屬鋰片作為負(fù)極。

一種上述制備方法所制備的碳包覆的棒狀鉬酸鈷在鋰離子電池電極材料中的應(yīng)用。

有益效果

（1）本發(fā)明提供了一種水熱法合成碳包覆的棒狀鉬酸鈷的方法，制備方法簡單、易于操作，重復(fù)性好，通過調(diào)節(jié)硝酸鈷、鉬酸銨和沉淀劑的種類和配比，及水熱反應(yīng)溫度和時間，使鉬酸鈷均勻、純度高，有利于電解液的滲透和擴散，便于鋰離子的傳輸；（2）本發(fā)明得到的碳包覆的棒狀鉬酸鈷應(yīng)用于鋰離子電池負(fù)極材料，充放電容量高、循環(huán)壽命好、高倍率放電性能好，在200mA/g電流密度下，經(jīng)過100周循環(huán)后充放電比容量依舊穩(wěn)定在90%左右，其循環(huán)穩(wěn)定性很高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例1合成的碳包覆的棒狀鉬酸鈷的掃描顯微鏡（SEM）照片；

圖2為本發(fā)明實施例1合成的碳包覆的棒狀鉬酸鈷的X-射線衍射（XRD）圖譜；

圖3為本發(fā)明實施例1合成的碳包覆的棒狀鉬酸鈷電極的循環(huán)壽命圖；

圖4為本發(fā)明實施例1合成的碳包覆的棒狀鉬酸鈷電極的倍率性能曲線。

具體實施方式

下面列舉實施例對本發(fā)明進(jìn)行說明，但本發(fā)明并不局限于這些實施例。

實施例1