CN102931406A - 石墨烯与MoO2纳米复合材料及制备方法和锂离子电池负极材料 - Google Patents

石墨烯与MoO2纳米复合材料及制备方法和锂离子电池负极材料 Download PDF

Info

Publication number
CN102931406A
CN102931406A CN201210418680XA CN201210418680A CN102931406A CN 102931406 A CN102931406 A CN 102931406A CN 201210418680X A CN201210418680X A CN 201210418680XA CN 201210418680 A CN201210418680 A CN 201210418680A CN 102931406 A CN102931406 A CN 102931406A
Authority
CN
China
Prior art keywords
graphene
moo
composite material
nano composite
ion battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201210418680XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN102931406B (zh
Inventor
陈玉金
王铁石
俞海龙
李丽
高新明
朱春玲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanhai Innovation And Development Base Of Sanya Harbin Engineering University
Original Assignee
Harbin Engineering University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Engineering University filed Critical Harbin Engineering University
Priority to CN201210418680.XA priority Critical patent/CN102931406B/zh
Publication of CN102931406A publication Critical patent/CN102931406A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102931406B publication Critical patent/CN102931406B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明提供的是石墨烯与MoO2纳米复合材料及制备方法和锂离子电池负极材料。（1）利用化学方法制备石墨烯；（2）将钼酸铵在空气中、500℃温度下煅烧4小时得到MoO3颗粒；（3）将石墨烯与MoO3颗粒按照摩尔比为1:2-2:1的比例混合；（4）以球料比15:1进行球磨，得到石墨烯与MoO2纳米复合材料。本发明的石墨烯与MoO2纳米复合材料主要用于制备锂离子电池负极。本发明的复合材料具有良好的储锂和可逆嵌脱特性；锂离子电池负极材料具有较高的循环寿命和比容量；本发明的方法简单，产量多，适用于工业化生产。

Description

石墨烯与MoO2纳米复合材料及制备方法和锂离子电池负极材料
技术领域
本发明涉及的是一种纳米复合材料，具体地说是一种石墨烯与MoO2纳米复合材料。本发明也涉及一种含有石墨烯与MoO2纳米复合材料的锂离子电池负极材料。 
背景技术
化石燃料的大量应用导致了温室效应，随着全球变暖问题日益紧迫，节能减排成为当今世界最为关注的焦点和主题。为了降低对石油能源的依靠和二氧化碳的排放，许多国家加大了对混合电动汽车及电动汽车的研究和投入，对其主要电源设备锂离子电池的能量密度，特别是功率密度提出了更高的要求。锂离子电池与传统的二次电池如铅酸电池、Ni/Cd电池、Ni/MH电池等相比，在比功率、能量密度及充放电性能方面有着明显的优势。而且，锂离子电池还有着循环寿命长、自放电率低、“绿色”环保等优点，目前已广泛地应用于小型用电器中，并正积极地向电动汽车、静置式备用电源等领域发展。 
锂离子电池技术及性能的进一步提高，主要依赖于电池中各组分材料的改进开发及电池工艺的革新，由于纳米材料具有尺寸小，锂离子嵌/脱行程短，动力学性能优秀；比表面积大，嵌锂活性位点多；大电流下充放电时电极极化程度小、可逆容量高等特点，锂离子电池纳米电极材料得到广泛关注和研究。进一步提高性能和降低成本是现阶段锂离子电池发展和改进的主攻方向。正负极材料由于在电池成本中所占比重较大，对它们进行研究显得尤其重要。 
锂离子电池的能量密度很大程度上取决于其正负极材料的电极电位和可逆比容量。目前商业化的锂离子电池广泛采用的石墨化的碳负极材料具有优异的循环性能，但其理论容量仅为372mAhg-1，一定程度上导致了锂离子电池的能量密度不能满足人们的需要。为提高锂离子电池的能量密度，人们开发了金属氧化物、硅、合金等高容量负极材料。然而，这些材料嵌脱锂过程中体积变化巨大，导致电极材料粉化并从集流体上脱落，因此其循环性能较差。材料复合技术能发挥组成材料各自的优点，克服单一材料的缺陷，可用于开发新型锂离子电池负极材料。基于该技术的碳-非碳纳米复合材料具有优异的储锂性能，是目前开发的最有应用前景的锂离子电池负极材料。 
石墨烯是新发现的具有高电导率最薄的二维纳米碳材料，在储能领域有很好的应用前景，其厚度仅为0.335nm。其特点是具有约1000GPa的高杨氏模量，125GPa超高强度，15000cm2V-1s-1超高的载流子迁移率。此外石墨烯还具有完美的量子隧道效应、半整数的量子霍尔效应、室温铁磁性和从不消失的电导率等独特性质。石墨烯的突出性能及其易加工性使其在储能、电子、信息及生物医药等领域具有很好的应用前景。 
MoO2是拥有高电导率、高熔点、高化学稳定性的过渡金属氧化物，其高效的电荷传输特性使它在催化剂、传感器、电致变色显示器、记录材料、电化学超级电容器、Li离子电池以及场发射材料等方面应用前景广泛。因此，如何简易制备具有高比能量、高循环特性的纳米复合材料成为研究重点之一。 
发明内容
本发明的目的在于提供一种高比容量、高循环性能的锂离子电池负极用的石墨烯与MoO2纳米复合材料。本发明的目的还在于提供一种操作简单、应用广泛、适合于工业化生产的锂离子电池负极用的石墨烯与MoO2纳米复合材料的制备方法。本发明的目的还在于提供一种含有石墨烯与MoO2纳米复合材料的锂离子电池负极材料。 
本发明的目的是这样实现的： 
本发明的锂离子电池负极用的石墨烯与MoO2纳米复合材料是，将利用化学方法制得石墨烯，与钼酸铵在空气中500℃温度下煅烧4小时获得的MoO3颗粒，按照石墨烯与MoO3颗粒的摩尔比为1:2-2:1的比例混合，球磨后所得到的石墨烯与MoO2纳米复合材料。 
本发明的锂离子电池负极用的石墨烯与MoO2纳米复合材料是采用如下方法制备的： 
（1）利用化学方法制备石墨烯； 
（2）将钼酸铵在空气中、500℃温度下煅烧4小时得到MoO3颗粒； 
（3）将石墨烯与MoO3颗粒按照摩尔比为1:2-2:1的比例混合； 
（4）以球料比15:1进行球磨，得到石墨烯与MoO2纳米复合材料。 
本发明的锂离子电池负极用的石墨烯与MoO2纳米复合材料的制备方法还可以包括： 
1、所述的球磨在Ar气的保护下进行。 
2、所述的球磨的转速为每分钟600-800转，球磨时间为10小时。 
本发明的石墨烯与MoO2纳米复合材料的锂离子电池负极材料是石墨烯与MoO2纳米复合材料、导电碳和CMC的质量比为8:1:1混合物。 
本发明用简易的球磨方法制备出石墨烯与MoO2纳米复合材料。本发明的纳米复合材料由具有高效电荷传输特性的MoO2材料以及石墨烯构成，并且由于MoO2的畸变金红石结构和石墨烯的层状结构，使得复合材料具有良好的储锂和可逆嵌脱特性。该纳米复合材料的XRD图谱和扫描图分别如图1（a）和1（b）所示。 
本发明的纳米复合材料主要用于锂离子电池负极，，所得到的负极具有高的比容量和稳定性。将制备出的石墨烯与MoO2纳米复合材料做成锂离子电池负极进行测试，表现出较高的 循环寿命和比容量。并且在10次循环次数后，其比容量逐渐增多，显著高于目前普遍使用的碳类负极材料，在电动车方面具有潜在的应用前景。石墨烯/MoO2纳米复合材料锂离子电池充放曲线和循环曲线分别如图2、3和4所示。 
本发明的方法简单，产量多，适用于工业化生产。 
附图说明
图1（a）为石墨烯与MoO2摩尔比2:1纳米复合材料的XRD图谱，图1（b）为石墨烯与MoO2摩尔比2:1纳米复合材料的扫描图。 
图2为含石墨烯与MoO2摩尔比2:1纳米复合材料的锂离子电池0.2C充放曲线。 
图3为含石墨烯与MoO2摩尔比2:1纳米复合材料锂离子电池的0.2C、2C、10C循环曲线。 
图4为含石墨烯与MoO2摩尔比1:2、1:1、2:1纳米复合材料的锂离子电池10C循环曲线。 
具体实施方式
下面举例对本发明做更详细地描述： 
实施例1： 
（1）首先，用化学方法制得石墨烯；具体方法为：将乙醇和金属钠同时加入高压釜中，在220摄氏度中反应72小时，将所得产物在空气中煅烧，并用蒸馏水和乙醇清洗即制备出石墨烯； 
（2）其次，将钼酸铵在空气中500摄氏度煅烧4小时制备MoO3颗粒； 
（3）最后，将石墨烯与MoO3颗粒按照摩尔比1:2在氩气的保护下，以球料比15:1，转速每分钟600-800转球磨10小时制备石墨烯/MoO2纳米复合材料。 
实施例2： 
（1）首先，用化学方法制得石墨烯； 
（2）其次，将钼酸铵在空气中500摄氏度煅烧4小时制备MoO3颗粒； 
（3）最后，将石墨烯与MoO3颗粒按照摩尔比1:1在氩气的保护下，以球料比15:1，转速每分钟600-800转球磨10小时制备石墨烯/MoO2纳米复合材料。 
实施例3： 
（1）首先，用化学方法制得石墨烯； 
（2）其次，将钼酸铵在空气中500摄氏度煅烧4小时制备MoO3颗粒； 
（3）最后，将石墨烯与MoO3颗粒按照摩尔比2:1在氩气的保护下，以球料比15:1，转速每分钟600-800转球磨10小时制备石墨烯/MoO2纳米复合材料。 
将制备的石墨烯与MoO2纳米复合材料、导电碳和CMC按8:1:1混合，制备锂离子电池负极，该负极具有高的比容量和稳定性。 

Claims (5)

1.一种石墨烯与MoO2纳米复合材料，其特征是：是将利用化学方法制得石墨烯，与钼酸铵在空气中500℃温度下煅烧4小时获得的MoO3颗粒，按照石墨烯与MoO3颗粒的摩尔比为1:2-2:1的比例混合，球磨后所得到的石墨烯与MoO2纳米复合材料。
2.一种石墨烯与MoO2纳米复合材料的制备方法，其特征是：
（1）利用化学方法制备石墨烯；
（2）将钼酸铵在空气中、500℃温度下煅烧4小时得到MoO3颗粒；
（3）将石墨烯与MoO3颗粒按照摩尔比为1:2-2:1的比例混合；
（4）以球料比15:1进行球磨，得到石墨烯与MoO2纳米复合材料。
3.根据权利要求2所述的石墨烯与MoO2纳米复合材料的制备方法，其特征是：所述的球磨在Ar气的保护下进行。
4.根据权利要求2或3所述的石墨烯与MoO2纳米复合材料的制备方法，其特征是：所述的球磨的转速为每分钟600-800转，球磨时间为10小时。
5.一种含有权利要求1所述石墨烯与MoO2纳米复合材料的锂离子电池负极材料，其特征是：是石墨烯与MoO2纳米复合材料、导电碳和CMC的质量比为8:1:1混合物。
CN201210418680.XA 2012-10-29 2012-10-29 石墨烯与MoO2纳米复合材料及制备方法和锂离子电池负极材料 Expired - Fee Related CN102931406B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210418680.XA CN102931406B (zh) 2012-10-29 2012-10-29 石墨烯与MoO2纳米复合材料及制备方法和锂离子电池负极材料

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210418680.XA CN102931406B (zh) 2012-10-29 2012-10-29 石墨烯与MoO2纳米复合材料及制备方法和锂离子电池负极材料

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102931406A true CN102931406A (zh) 2013-02-13
CN102931406B CN102931406B (zh) 2014-09-17

Family

ID=47646155

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210418680.XA Expired - Fee Related CN102931406B (zh) 2012-10-29 2012-10-29 石墨烯与MoO2纳米复合材料及制备方法和锂离子电池负极材料

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102931406B (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104218225A (zh) * 2014-05-07 2014-12-17 江南石墨烯研究院 亚微米石墨烯/富锂镍钴锰酸锂复合物及其制备方法
CN104777197A (zh) * 2015-04-08 2015-07-15 湖北大学 一种氧化钼纳米带/石墨烯复合材料及其在制备氢气敏感元件方面的应用
CN104477995B (zh) * 2014-11-26 2016-11-16 济南大学 一种MoO2纳米片的制备方法及MoO2纳米片
CN106348345A (zh) * 2016-08-25 2017-01-25 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种锂离子电池负极用核壳结构的钼氧化物材料及其制备方法
CN106601488A (zh) * 2017-02-13 2017-04-26 广西超星太阳能科技有限公司 一种染料敏化太阳能电池浆料的制备方法
CN107834051A (zh) * 2017-12-13 2018-03-23 常熟理工学院 一种锂离子电池和超级电容器电极材料的制备方法
CN108940140A (zh) * 2018-07-20 2018-12-07 北京欧美中科学技术研究院 一种制备石墨烯碳气凝胶复合材料的方法
CN109473650A (zh) * 2018-11-09 2019-03-15 东北大学秦皇岛分校 一种MoO2/rGO复合材料及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KUOK HAU SENG ET AL: "Facile synthesis of grapheme-molybdenum dioxide and its lithium storage properties", 《JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY》 *
QINGSHENG GAO ET AL: "Synthesis，characterization and lithium-storage performance of MoO2/carbon hybrid nanowires", 《JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY》 *
张满喜等: "高能球磨Si还原V2O5的固相反应", 《功能材料》 *

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104218225A (zh) * 2014-05-07 2014-12-17 江南石墨烯研究院 亚微米石墨烯/富锂镍钴锰酸锂复合物及其制备方法
CN104477995B (zh) * 2014-11-26 2016-11-16 济南大学 一种MoO2纳米片的制备方法及MoO2纳米片
CN104777197A (zh) * 2015-04-08 2015-07-15 湖北大学 一种氧化钼纳米带/石墨烯复合材料及其在制备氢气敏感元件方面的应用
CN104777197B (zh) * 2015-04-08 2017-06-16 湖北大学 一种氧化钼纳米带/石墨烯复合材料及其在制备氢气敏感元件方面的应用
CN106348345A (zh) * 2016-08-25 2017-01-25 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种锂离子电池负极用核壳结构的钼氧化物材料及其制备方法
CN106348345B (zh) * 2016-08-25 2018-03-20 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种锂离子电池负极用核壳结构的钼氧化物材料及其制备方法
CN106601488A (zh) * 2017-02-13 2017-04-26 广西超星太阳能科技有限公司 一种染料敏化太阳能电池浆料的制备方法
CN107834051A (zh) * 2017-12-13 2018-03-23 常熟理工学院 一种锂离子电池和超级电容器电极材料的制备方法
CN107834051B (zh) * 2017-12-13 2020-05-15 常熟理工学院 一种锂离子电池和超级电容器电极材料的制备方法
CN108940140A (zh) * 2018-07-20 2018-12-07 北京欧美中科学技术研究院 一种制备石墨烯碳气凝胶复合材料的方法
CN108940140B (zh) * 2018-07-20 2020-06-30 北京欧美中科学技术研究院 一种制备石墨烯碳气凝胶复合材料的方法
CN109473650A (zh) * 2018-11-09 2019-03-15 东北大学秦皇岛分校 一种MoO2/rGO复合材料及其制备方法和应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN102931406B (zh) 2014-09-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102931406B (zh) 石墨烯与MoO2纳米复合材料及制备方法和锂离子电池负极材料
WO2021114401A1 (zh) 铁基钠离子电池正极材料，其制备方法以及钠离子全电池
CN105591079B (zh) 一种碳包覆纳-微米级钛酸锂复合负极材料的制备方法
CN102306759B (zh) 一种锂离子电池氧化亚硅复合负极材料及其制备方法
Qiao et al. Self-assembled synthesis of hierarchical waferlike porous Li–V–O composites as cathode materials for lithium ion batteries
CN101609884B (zh) 一种锂离子电池负极材料SnS2的制备方法
CN1785823A (zh) 磷位部分取代型磷酸铁锂粉体的制备方法
CN109767928B (zh) 氟掺杂碳包覆氧化硅纳米颗粒@碳纳米管复合材料的合成方法及其应用
CN102891299A (zh) 一种高倍率锂离子电池正极材料及其制备方法和用途
CN101800311A (zh) 超声共沉淀合成高放电倍率的磷酸铁锂的制备方法
CN101582500B (zh) 一种制备金属氧化物纳米片锂离子电池正极材料的方法
CN104183832A (zh) 一种基于碳纳米管-石墨烯复合三维网络的FeF3柔性电极的制备方法与应用
CN103296312A (zh) 一种大功率高倍率磷酸铁锂电池的制备方法
CN104485444A (zh) 一种柔性电极的制备方法
CN102931383A (zh) 一种锂离子动力电池复合正极材料的制备方法
CN105428652A (zh) 一种新型稀土-磷酸铁锂复合电极材料及其制备方法
CN104868110A (zh) 石墨烯导向的介孔Co2V2O7纳米片材料及其制备方法和应用
CN103985865A (zh) 一种钼酸盐聚阴离子型锂电池负极材料及其制备方法
CN106159237B (zh) 一种钒基硼酸盐负极材料及其制备方法
CN105206802A (zh) 富锂磺化石墨烯-纳米氧化硅负极材料及其制法与应用
CN105375029B (zh) 一种三元硅酸盐复合正极材料及其制备方法
CN104103836B (zh) 一种钠和锰共掺杂改性硅酸铁锂正极材料及其制备方法
CN102637869A (zh) 一种Fe2O3纳米棒及其制备方法和用途
CN102496706A (zh) 一种改性钛酸锂及其制备方法
CN104795538A (zh) 一种固相合成含氧氟化铋锂离子电池正极材料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20201202

Address after: Area A129, 4th floor, building 4, Baitai Industrial Park, Yazhou Bay science and Technology City, Yazhou District, Sanya City, Hainan Province, 572024

Patentee after: Nanhai innovation and development base of Sanya Harbin Engineering University

Address before: 150001 Heilongjiang, Nangang District, Nantong street,, Harbin Engineering University, Department of Intellectual Property Office

Patentee before: HARBIN ENGINEERING University

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20140917

Termination date: 20211029