[發明專利]一種鉬酸鈷復合碳點鋰離子電池陽極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201811351659.6
• 申請日: 2018-11-14
• 公開（公告）號: CN109449424B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 許占位;趙怡星;王天;孔硌;沈學濤;楊軍;黃劍鋒;曹麗云
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/58;H01M4/583;H01M4/62;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 西安眾和至成知識產權代理事務所(普通合伙) 61249
• 代理人: 強宏超

本發明公開一種鉬酸鈷復合碳點鋰離子電池陽極材料及其制備方法，以鉬酸銨和六水合氯化鈷為原料燒結生成鉬酸鈷前驅體，再通過水熱法利用碳點誘導鉬酸鈷取向生長形成具有凸起的納米顆粒結構，獲得鉬酸鈷復合碳點鋰離子電池陽極材料；該方法具有制備工藝簡單、周期短、能耗低、重復性好且產率高等特點，利用此方法所制備出的鉬酸鈷復合材料能夠緩解體積膨脹，增加離子活化表面積，由于碳點的存在能夠產一定的贗電容，從而提高材料的比容和能量密度。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種鉬酸鈷復合碳點鋰離子電池陽極材料及其制備方法。

背景技術

鋰離子電池主要應用在電子電器行業，而最新推出的節能環保的鋰離子電池汽車由于其續航穩定性差、容量低等缺點，促使我們去尋找容量更高的電極材料。插層反應，轉化反應以及合金化反應，是鋰離子電池反應的三大機理并影響材料理論容量的高低。而對于擁有轉化反應的材料而言，首次嵌鋰過程中伴隨著Li₂O的生成，氧化物變成金屬單質，有多個電子參加反應，這類材料往往具有較高的可逆比容量和能量密度。鉬酸鈷，由于具有高達980mAh g^-1的容量，而受到廣泛的研究。[Sandhya,C.P.,John,B.,Gouri,C,Sreemoolanadhan,H.,Manwatkar,S.K.Promising anode material for lithium-ioncells based on cobalt oxide synthesized by microwave heating.Ionics,2017.1-9.][Wang,B.,Li,S.,Wu,X.,Liu,J.,Tian,W.,Chen,J.Self-assembly of ultrathinmesoporous CoMoO₄nanosheet networks on flexible carbon fabric as a binder-free anode for lithium-ion batteries.New Journal of Chemistry,2016.40(3),2259-2267.]在充放電過程中，由于鋰離子的嵌入和脫出使得材料發生體積膨脹，從而導致容量的衰減以及循環壽命的降低。通過設計不同的制備工藝制備鉬酸鈷復合電極材料來提高電池的容量和穩定性。[Xu,J.,Gu,S.,Fan,L.,Xu,P.,Lu,B..Electrospun lotus root-like CoMoO₄@graphene nanofibers as high-performance anode for lithium ionbatteries.Electrochimica Acta,2016.196,125-130.]碳點，作為碳材料的新寵之一，其尺寸小于10nm。由于其具有無毒性，優異的導電性，光催化性以及光致發光性能而廣受研究者的厚愛。[Meng,X.,Chang,Q.,Xue,C.,Yang,J.,Hu,S.Full-colour carbon dots:fromenergy-efficient synthesis to concentration-dependent photoluminescenceproperties.Chemical Communications,2017.53(21),3074.].

發明內容

本發明目的在于提出一種鉬酸鈷復合碳點鋰離子電池陽極材料及其制備方法，該方法具有制備方法簡單，過程易控，制備周期短，制備出的陽極材料鉬酸鈷純度高，將其用于鋰離子電池中表現出優異的導電性、循環穩定性和高的放電比容量。

增加了離子活化表面積，提高了鋰離子電池的比容量以及循環穩定性。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案。

一種鉬酸鈷復合碳點鋰離子電池陽極材料制備方法，以鉬酸銨和六水合氯化鈷為原料，通過固相法燒結生成鉬酸鈷原料；再通過水熱法以碳點誘導鉬酸鈷沿不同晶面生長出凸起，合成有小凸起的鉬酸鈷復合碳點納米結構，即得鉬酸鈷復合碳點鋰離子電池陽極材料。

進一步，包括如下步驟：