[發(fā)明專利]錳摻雜鋰化三氧化鉬正極材料的制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810095695.4
• 申請(qǐng)日: 2018-01-31
• 公開（公告）號(hào): CN108461745A
• 公開（公告）日: 2018-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 向勇;史家遠(yuǎn);張曉晴;張曉琨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M4/505
• 分類號(hào): H01M4/505;H01M4/485;H01M10/0525
• 代理公司: 電子科技大學(xué)專利中心 51203
• 代理人: 甘茂

本發(fā)明屬于鋰離子電池電極材料的制備技術(shù)領(lǐng)域，具體為錳摻雜鋰化三氧化鉬正極材料的制備方法，用以進(jìn)一步提升三氧化鉬正極材料的電化學(xué)性能。本發(fā)明錳摻雜鋰化三氧化鉬正極材料的化學(xué)組成是Li_xMn_yMoO_z，首先將金屬M(fèi)o攪拌溶解在酸性、氧化性溶劑中，隨后將可溶性鋰源以及可溶性錳鹽超聲分散并溶解在該反應(yīng)液中，水熱反應(yīng)后煅燒，所得產(chǎn)物為Li_xMn_yMoO_z。所得的錳摻雜鋰化三氧化鉬正極材料具有良好的電化學(xué)充放電行為，小電流充放電條件下放電容量超過250mAh/g，制備方法簡單易行，成本低，具有高比容量和較好循環(huán)可逆性能，具有顯著的實(shí)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池電極材料的制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及錳摻雜鋰化三氧化鉬正極材料的制備方法。

背景技術(shù)

鉬元素在鋰電池正負(fù)極材料的制備和修飾改性方面的應(yīng)用廣泛；首先，三氧化鉬本身就可以用作正極材料，并用來與其他的氧化物復(fù)合形成電極復(fù)合材料，應(yīng)用于鋰離子電池正極材料的研發(fā)。在室溫下，分別將七鉬酸銨(NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O和硫酸氧釩VOSO₄·nH₂O溶于水中制成溶液，然后將得到的溶液混合并轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯襯里的不銹鋼高壓釜中，在該溶液中用氮?dú)獯祾?分鐘以置換空氣，然后在自生壓力下于190℃加熱48小時(shí)。過濾所得到的深灰色固體，用大量水洗滌，在80℃下干燥12小時(shí)。然后將干燥后的產(chǎn)物在草酸水溶液中、60℃下攪拌30分鐘以除去無定形副產(chǎn)物。將固體分離出來，用水洗滌，并在80℃下干燥12小時(shí)。然后在空氣中、400℃下，以10℃/分鐘的加熱速率煅燒2小時(shí)，以除去任何水和銨離子。將所得電池在3.9V至1.5V之間放電時(shí)，每個(gè)化學(xué)式單元可以有高達(dá)6個(gè)Li離子的電化學(xué)插入到產(chǎn)物框架中。再充電時(shí)，可以以最小的結(jié)構(gòu)重排，提取所有的Li離子。

其次，鉬元素還可以用來進(jìn)行鋰電池正極材料的修飾改性。例如，可以用鉬的氧化物M oO₂摻雜改性LiFePO₄/C正極材料的電化學(xué)性能。首先，將所有原料，包括磷酸二氫銨(NH₄H₂PO₄)，草酸脫水鐵(FeC₂O₄·2H₂O)，碳酸鋰(Li₂CO₃)，鉬酸銨((NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O)和葡萄糖(C₆H₁₂O₆)分散到乙醇中，然后球磨4小時(shí)。最初在85℃下干燥混合物，然后在350℃下加熱6小時(shí)，最后在管式爐中在流動(dòng)純化的N₂氣氛下以5℃/min的加熱速率在700℃下煅燒24小時(shí)。然后在管式爐中冷卻至室溫，最終得到MoO₂摻雜改性的LiFePO₄/C正極材料。結(jié)果表明，MoO₂的存在提高了LiFePO₄正極材料的電化學(xué)性能，包括其在比容量、鋰離子擴(kuò)散和電荷轉(zhuǎn)移電阻方面的性能。初始的充放電比容量和表觀鋰離子擴(kuò)散系數(shù)增大，電荷轉(zhuǎn)移電阻隨MoO₂含量升高而降低，在MoO₂含量為5wt％左右時(shí)達(dá)到最優(yōu)化。進(jìn)一步證實(shí)了MoO₂的加入提高了電子電導(dǎo)率和鋰離子的傳輸性能，并且最終提高了LiFePO₄正極材料的電化學(xué)性能。