[發明專利]一種α-MoC1-x 在審
| 申請號： | 202110246223.6 | 申請日： | 2021-03-05 |
| 公開（公告）號： | CN112864366A | 公開（公告）日： | 2021-05-28 |
| 發明（設計）人： | 朱劍豪;王家琛;霍開富 | 申請（專利權）人： | 武漢科技大學 |
| 主分類號： | H01M4/36 | 分類號： | H01M4/36;H01M4/38;H01M4/583;H01M4/62;H01M10/0525 |
| 代理公司： | 北京君有知識產權代理事務所(普通合伙) 11630 | 代理人： | 焦麗雅 |
| 地址： | 430081 湖北*** | 國省代碼： | 湖北;42 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 moc base sub | ||
本發明公開了一種α?MoC1?x/Si@C微球及制備方法和應用，以多巴胺為碳源的碳形成微米級別的球作為骨架，前驅體中的鉬酸銨提供鉬元素再碳基質上原位形成大量的碳化鉬顆粒，作為較大的碳/碳化鉬導電載體，被碳基質包裹的納米二氧化硅被還原為納米硅顆粒牢固地被碳骨架包覆，以此形成了納米硅顆粒分布在碳/碳化鉬主體內的球狀結構。本發明用溫和的鎂熱法較好地保留了材料的初始形貌，還原的Si被碳層包覆，可改善其在脫?嵌鋰過程的體積膨脹，提升循環壽命。
技術領域
本發明涉及一種復合材料的制備及其應用，尤其是涉及一種氯化鋁（AlCl3）熔鹽輔助的低溫鎂熱還原法制備得到的球狀碳化鉬/硅（α-MoC1-x/Si@C）復合材料以及其在鋰離子電池負極中的應用。
背景技術
隨著科技的快速發展，人們對于高能量密度的儲能器件的需求日益增長。鋰離子電池因其高能量密度、高開路電壓、充放電速率快、環境友好等顯著的優勢而在近幾十年發展為應用最廣泛的儲能器件之一，特別是如今便攜式電子設備以及新能源汽車等在人類社會中的地位越來越重要，鋰離子電池仍然是一個重要的研究方向。盡管鋰離子電池的基礎研究和應用已有較好的成果，但是目前對于其負極材料來說一般使用的是石墨，而作為碳基材料的石墨具有低比容量、充放電平臺較低等缺點，已不能滿足日益增長的需求。而作為地殼豐度第二的元素——硅具有高達4200mAh/g的高比容量，以及低成本、低污染等優點，因此其在鋰離子電池負極中的應用備受關注。
但硅作為鋰離子電池負極也具有低導電率、鋰離子嵌入/脫嵌過程造成較大體積膨脹而導致活性物質脫落以及電解液的分解導致硅的腐蝕等問題。近年來，研究者們改善這些缺點主要通過制備復合材料例如硅/碳復合材料，硅/過渡金屬化合物，硅合金材料等；過渡金屬化合物特別是碳/氮化物由于其良好的導電性、結構穩定性和較高的催化活性被視為理想的載硅材料；例如一類二維的過渡金屬碳/氮化物MXene，文獻“Enhancedreversible Li-ion storage in Si@Ti3C2 MXene nanocomposite（ElectrochemistryCommunications 97 (2018) 16-21)”中作者制備了二維Ti3C2 負載硅顆粒的類三明治結構復合材料。但是載體材料Ti3C2 通過前驅體Ti3AlC2 經濃氫氟酸長時間刻蝕得到，該步驟具有較大風險且對環境有害，不適合實際應用；并且商業硅顆粒通過超聲分散無法保證其均勻的分布；而文獻“Employing MXene as a matrix for loading amorphous Sigenerated upon lithiation towards enhanced lithium-ion storage (Journal ofEnergy Chemistry 38 (2019) 50-54)”中作者使用了較為溫和的刻蝕方法：氟化鋰與鹽酸溶液混合刻蝕Ti3AlC2 ，但該方法處理過程較長，且后續對雜質的洗滌過程復雜，實驗周期較長，并且作者同樣使用商業硅超聲分散法對材料進行復合，因此同樣不適合實際應用；而在文獻“MXene/Si@SiOx@C Layer-by-Layer Superstructure with AutoadjustableFunction for Superior Stable Lithium Storage(ACS Nano 2019, 13, 2167?2175)”中作者則通過原位合成的方式在二維Ti3C2表面水解形成二氧化硅，再通過鎂熱還原法將其還原為硅，該方法能合成均勻的、與基體結合牢固的硅顆粒，但在實際應用中，控制硅含量較為復雜且高溫的鎂熱還原可能破壞產物的微觀結構，增加能源消耗。
發明內容
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