[發(fā)明專利]一種納米結(jié)構(gòu)鉬酸鈷電極材料的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810135837.5
• 申請(qǐng)日: 2018-02-09
• 公開（公告）號(hào): CN108400319B
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐俊;王海清;許清池;韓霜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廈門大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M4/48
• 分類號(hào): H01M4/48;H01M4/52;H01M10/0525;B82Y40/00
• 代理公司: 廈門南強(qiáng)之路專利事務(wù)所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應(yīng)森

一種納米結(jié)構(gòu)鉬酸鈷電極材料的制備方法，涉及無機(jī)納米材料。將鉬源和鈷源加入甘油醇溶液中，混合均勻后得混合物料；將得到的混合物料調(diào)節(jié)pH值至7～12，轉(zhuǎn)入至密閉反應(yīng)器中反應(yīng)，自然冷卻至常溫，分離提純后得到預(yù)產(chǎn)物；將所得到的預(yù)產(chǎn)物干燥，煅燒后即得納米結(jié)構(gòu)鉬酸鈷電極材料。所述納米結(jié)構(gòu)鉬酸鈷電極材料可作為負(fù)極材料在鋰離子電池中應(yīng)用。制備方法操作簡單，成本低，材料獨(dú)特新穎，產(chǎn)率高，純度高，可以大規(guī)模合成。所述納米結(jié)構(gòu)鉬酸鈷電極材料作為鋰離子電池負(fù)極材料時(shí)，具有比容量高、儲(chǔ)鋰性能好、循環(huán)穩(wěn)定性佳等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用潛力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無機(jī)納米材料，尤其是涉及一種納米結(jié)構(gòu)鉬酸鈷電極材料的制備方法。

背景技術(shù)

作為無機(jī)功能納米材料的一種，復(fù)合金屬氧化物由于其特殊的多金屬離子組份，使得其擁有比單組份金屬氧化物更高電化學(xué)活性及催化性能，因此在能源存儲(chǔ)及催化領(lǐng)域擁有廣闊的應(yīng)用前景。

在眾多的復(fù)合金屬氧化物中，鉬酸鈷顯得尤為突出，其鈷、鉬離子在氧化還原反應(yīng)中的的多價(jià)態(tài)，使得鉬酸鈷有著很強(qiáng)的鋰離子存儲(chǔ)能力(Chem.Mater.2016,28,2417-2423)。然而，鋰離子在充放電過程中，鉬酸鈷在與鋰的反應(yīng)過程中，其導(dǎo)電性差，以及材料的體積變化大的缺點(diǎn)，大大限制了其在鋰離子電池負(fù)極材料中的應(yīng)用(Journal of PowerSources，2015,300,132-138)。因此，對(duì)鉬酸鈷納米結(jié)構(gòu)的形貌進(jìn)行合理的調(diào)控，對(duì)解決這一問題有著重要意義。

在合成方法上，對(duì)鉬酸鈷納米結(jié)構(gòu)的調(diào)控主要有溶膠-凝膠法、微波輻射法以及溶劑熱法等(如中國專利CN106299343A)。但制備形貌、尺寸、分散性等指標(biāo)都很均一的鉬酸鈷納米材料仍然是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。目前，大多數(shù)得到的形貌都是性能較差的顆粒、片狀或棒狀結(jié)構(gòu)，而應(yīng)用于鋰離子電池負(fù)極材料所要的比表面積大、充放電過程中體積變化小的空心、以及千層餅狀結(jié)構(gòu)很少有人涉及，這在很大程度上限制了鉬酸鈷材料的應(yīng)用和發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，提供形貌可控的一種納米結(jié)構(gòu)鉬酸鈷電極材料的制備方法。

本發(fā)明的另一目的在于提供所述納米結(jié)構(gòu)鉬酸鈷電極材料在鋰離子電池中的應(yīng)用。

所述納米結(jié)構(gòu)鉬酸鈷電極材料的制備方法包括以下步驟：

1)將鉬源和鈷源加入甘油醇溶液中，混合均勻后得混合物料；

2)將步驟1)得到的混合物料，調(diào)節(jié)pH值至7～12，轉(zhuǎn)入至密閉反應(yīng)器中反應(yīng)，自然冷卻至常溫，分離提純后得到預(yù)產(chǎn)物；

3)將步驟2)所得到的預(yù)產(chǎn)物干燥，煅燒后即得納米結(jié)構(gòu)鉬酸鈷電極材料。

在步驟1)中，所述鉬源可采用鉬鹽，所述鉬鹽可選自乙酰丙酮鉬、硝酸鉬、氯化鉬、鉬酸銨、鉬酸鈉等中的至少一種；所述鈷源可采用三價(jià)鈷鹽，所述三價(jià)鈷鹽可選自乙酰丙酮鈷、硝酸鈷、氯化鈷等中的至少一種；所述鉬源和鈷源的質(zhì)量比可為1︰(1～3)；所述甘油醇溶液的質(zhì)量百分比可為6％～18％；所述甘油醇溶液中的醇可選自甲醇、乙醇、異丙醇、乙二醇等中的至少一種。

在步驟2)中，所述反應(yīng)的溫度可為100～250℃，反應(yīng)的時(shí)間可為3～48h。

在步驟3)中，所述干燥可在60～80℃下真空干燥12h；所述煅燒可置于空氣氣氛中，500～800℃下煅燒3～4h。

所述納米結(jié)構(gòu)鉬酸鈷電極材料可作為負(fù)極材料在鋰離子電池中應(yīng)用。組裝方法為：將鉬酸鈷、乙炔黑和聚四氟乙烯按照7︰2︰1的質(zhì)量比在研磨混合后涂于銅箔上，真空干燥后作為負(fù)極材料，以金屬鋰做為參比和對(duì)電極，以LiPF6/EC-EMC-DMC溶液作為電解質(zhì)，在手套箱中組裝得到鋰離子電池。其中EC︰EMC︰DMC的體積比為1︰1︰1。