CN107565128B - 一种Li3Cr(MoO4)3在锂离子电池正极中的应用 - Google Patents

一种Li3Cr(MoO4)3在锂离子电池正极中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种Li3Cr(MoO4)3在锂离子电池正极中的应用。所述Li3Cr(MoO4)3化合物作为活性材料应用于锂离子电池正极中，具有较好的锂离子电池充放电性能，循环稳定性良好，工作电压合适，可用作锂离子电池正极材料。

Description

一种Li3Cr(MoO4)3在锂离子电池正极中的应用
技术领域
本发明涉及化学式为Li3Cr(MoO4)3的锂离子电池正极材料、制备方法以及利用该材料制作锂离子电池。
背景技术
随着能源问题的日益严峻，不可再生资源的日益匮乏，以及人们对环保重要性认识的不断增强，社会对新能源的需求日益增强，而储能在能源体系中发挥越来越重要的作用。之前，作为新能源中重要储能器件的锂离子电池吸引了众多研究资源。
目前应用于锂离子电池的正极材料主要有LiFePO4、LiCoO2和 LiMn2O4等。然而，这些材料仍然存在很多问题：比容量和工作电压较低，循环稳定性差及制备困难等，这严重限制了这些材料的实际应用。因此，探索新型的锂离子电池正极材料仍然是锂离子电池研究的热点和难点。在聚阴离子类正极材料中，钼酸盐因其较高的比容量得到越来越多的关注。
发明内容
针对上述提出的技术问题,本发明目的在于提供一种Li3Cr(MoO4)3作为正极材料用于锂离子电池中；
具体技术方案如下：
一种Li3Cr(MoO4)3在锂离子电池正极中的应用，所述Li3Cr(MoO4)3化合物作为活性材料应用于锂离子电池正极中。
所述锂离子电池正极活性材料为Li3Cr(MoO4)3材料。
本发明提供的Li3Cr(MoO4)3锂离子电池正极材料。
采用固相反应法制备Li3Cr(MoO4)3，其步骤如下：
1)配料：将含Li化合物、含Cr化合物和含Mo化合物按Li:Cr:Mo 为(3-3.1):1:3的摩尔比配料混合并进行预处理；
所述预处理为将配置好的原料混合均匀后倒入坩埚中，于马弗炉中从室温升温至200-500℃加热2-10小时，后冷却至室温；
2)控制各项参数进行材料合成：将盛有上述配料的坩埚置于马弗炉中；以1-10℃/min的速率从室温升至600-1000℃；保温10-40 小时；反应充分后，以1-50℃/min的速率降至室温，得到Li3Cr(MoO4)3材料；
所述含Li化合物为Li的氧化物、Li的碳酸盐、Li的硼酸盐、 Li的硝酸盐或Li的草酸盐中的一种或二种以上；
所述含Cr化合物为Cr的氧化物、Cr的草酸盐中的一种或二种以上；
所述含Mo化合物为MoO2或MoO3中的一种或二种。
采用溶胶凝胶法制备Li3Cr(MoO4)3锂离子电池正极材料，其步骤如下：
1)配料：将含Li化合物、含三价Cr化合物和含Mo化合物按 Li:Cr:Mo：草酸为(3-3.1):1:3:3的摩尔比加入50-100℃的去离子水中搅拌至形成均匀的蓝色溶液，继续搅拌至形成溶胶；含Li化合物于去离子水中摩尔浓度0.1-0.5mol/L。
2)将溶胶转移至100-150℃的烘箱中，烘干至凝胶，将凝胶研磨成粉转移到瓷舟中，进行预处理；
所述预处理为将瓷舟中的原料，于马弗炉中从室温升温至 200-500℃加热2-10小时以上，后冷却至室温；
3)控制各项参数进行材料合成：将盛有上述配料的瓷舟置于马弗炉中；以1-10℃/min的速率升至600-1000℃；保温10-40小时；反应充分后，以1-50℃/min的速率降至室温，得到Li3Cr(MoO4)3材料；
所述含Li化合物为Li的氧化物、Li的碳酸盐、Li的硼酸盐、 Li的硝酸盐或Li的草酸盐中的一种或二种以上；
所述含Cr化合物为Cr的氧化物、Cr的草酸盐中的一种或二种以上；
所述含Mo化合物为MoO2或MoO3中的一种或二种。
以下列举了几个典型的可得到Li3Cr(MoO4)3化合物的化学反应式：
(1)3Li2CO3+Cr2O3+6MoO3＝2Li3Cr(MoO4)3+3CO2↑
(2)12LiNO3+2Cr2O3+12MoO3＝4Li3Cr(MoO4)3+12NO2↑+3O2↑
(3)3Li2CO3+2CrOC2O4+6MoO3＝2Li3Cr(MoO4)3+4CO2↑+3CO↑
本发明的优点在于：所获Li3Cr(MoO4)3正极材料具有较高的比容量、倍率性能和循环稳定性。Li3Cr(MoO4)3锂离子电池正极材料具有较高的比容量达到250mAh/g；其工作电压在1.5-4.2V之间，100个循环后比容量仍能保持95％以上。
附图说明
图1是本发明Li3Cr(MoO4)3锂离子电池正极材料的SEM图片。
图2为本发明Li3Cr(MoO4)3的多晶粉末X射线衍射图谱。
图3为本发明Li3Cr(MoO4)3锂的晶体结构图。
图4为本发明Li3Cr(MoO4)3锂正极材料0.2C倍率、1.5-4.2V的充放电曲线。
图5为本发明Li3Cr(MoO4)3锂正极材料的倍率性能曲线。
具体实施方式
实施例1 Li3Cr(MoO4)3正极材料的高温固相制备
将0.03mol的Li2CO3、0.01mol的Cr2O3和0.06mol的MoO3放入玛瑙研钵中，研磨半小时。转移到坩埚中，将坩埚放入马弗炉中。以 5℃/min的升温速度将炉子升至300℃，保温5小时，最后以20℃/min 的速度降至室温。将合成的材料取出，研磨成粉后再次转移到坩埚中，放入马弗炉中。以5℃/min的升温速度将炉子升至800℃，保温20 小时，最后以20℃/min的速度降至室温。将获得产物取出研磨成分即得到Li3Cr(MoO4)3化合物。
如图1所示，其为灰绿色粉末，振实密度2.0g/cm3，熔点840℃。其X射线衍射图谱如图2所示，其晶体结构图如图3所示。从图3中可以看到，其基本的结构单元为CrO6和MoO4多面体，Li和部分Cr 占据同一个位置，将MoO4多面体相互连接形成三维网络结构。
实施例2 Li3Cr(MoO4)3正极材料的溶胶-凝胶制备
将0.03mol的草酸溶解于装有150ml去离子水的烧杯中，然后加入0.01mol的Cr(NO3)3，在70-80℃的恒温水浴中搅拌至呈蓝色溶液，然后加入0.03mol的MoO3、0.015mol的Li2CO3，继续搅拌形成蓝绿色的硼酸钒钠溶胶。将该溶胶置于80℃烘箱中烘10h左右得到蓝色蓬松状前驱体，将该前驱体研磨呈粉末后置于坩埚中，将坩埚放入马弗炉中。以5℃/min的升温速度将炉子升至300℃，保温5小时，最后以20℃/min的速度降至室温。将合成的材料取出，研磨成粉后再次转移到坩埚中，放入马弗炉中。以5℃/min的升温速度将炉子升至800℃，保温20小时，最后以20℃/min的速度降至室温。将获得产物取出研磨成分即得到Li3Cr(MoO4)3化合物。
将实施例1和2所得材料，按照活性物质、导电炭黑、粘结剂三者的质量比为8:1:1溶于适量N-甲基吡咯烷酮中混合均匀，用湿膜制备器涂布成厚度为0.15mm的电极膜，真空烘干后用切片机切成直径为12mm的电极片，称重并计算活性物质的质量。同时以锂片作为正极，以Celgard 2500作为隔膜，1mol/L的LiPF6的EC+DMC(体积比为1:1)的溶液为电解液，在充满氩气的手套箱中装成纽扣电池。然后将装配的电池进行电化学测试，分别在1.5-4.2V恒流条件下测试。测试结果如图4和5所示，可以看到Li3Cr(MoO4)3具有较高的放电比容量，达到250mAhg-1，且具有良好的循倍率性能，20倍率下仍有 50mAhg-1的比容量。
Figure GDA0002314284620000031
Figure GDA0002314284620000041
所述Li3Cr(MoO4)3化合物作为活性材料应用于锂离子电池正极中，具有较好的锂离子电池充放电性能，循环稳定性良好，工作电压合适，可用作锂离子电池正极材料。

Claims (2)

1.一种Li3Cr(MoO4)3在锂离子电池正极中的应用，其特征在于：所述Li3Cr(MoO4)3化合物作为活性材料应用于锂离子电池正极中；
采用固相反应法制备Li3Cr(MoO4)3，其步骤如下：
1）配料：将含Li化合物、含Cr化合物和含Mo化合物按Li:Cr:Mo为（3-3.1）:1:3的摩尔比配料混合并进行预处理；
所述预处理为将配置好的原料混合均匀后从室温升温至200-500℃加热2-10小时，后冷却至室温；
2）控制各项参数进行材料合成：将预处理后的配料以1-10℃/min的速率从室温升至600-1000℃；保温10-40小时；反应充分后，以1-50℃/min的速率降至室温，得到Li3Cr(MoO4)3材料；
所述含Li化合物为Li的氧化物、Li的碳酸盐、Li的硼酸盐、Li的硝酸盐或Li的草酸盐中的一种或二种以上；
所述含Cr化合物为Cr的氧化物、Cr的草酸盐中的一种或二种以上；所述含Mo化合物为MoO2或MoO3中的一种或二种；
或采用溶胶凝胶法制备Li3Cr(MoO4)3锂离子电池正极材料，其步骤如下：
1）配料：将含Li化合物、含三价Cr化合物、含Mo化合物和草酸按Li:Cr:Mo：草酸为（3-3.1）:1:3:3的摩尔比加入50-100℃的去离子水中搅拌至形成均匀的蓝色溶液，继续搅拌至形成溶胶；
2）将溶胶在100-200℃下烘干至凝胶，将凝胶研磨成粉后进行预处理；
所述预处理为从室温升温至200-500℃加热2-10小时，后冷却至室温；
3）控制各项参数进行材料合成：将步骤2）预处理后的材料；以1-10℃/min的速率升至600-1000℃；保温10-40小时；反应充分后，以1-50℃/min的速率降至室温，得到Li3Cr(MoO4)3材料；
所述含Li化合物为Li的氧化物、Li的碳酸盐、Li的硼酸盐、Li的硝酸盐或Li的草酸盐中的一种或二种以上；
所述含Cr化合物为Cr的氧化物、Cr的草酸盐中的一种或二种以上；
所述含Mo化合物为MoO2或MoO3中的一种或二种。
2.按照权利要求1所述的应用，其特征在于：
步骤1）中含Li化合物于去离子水中摩尔浓度为0.1-0.5mol/L。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112047389B (zh) * 2020-09-16 2023-01-06 烟台大学 K2Co2(MoO4)3在锂离子电池负极中的应用
CN114792799A (zh) * 2022-06-27 2022-07-26 天鹏锂能技术(淮安)有限公司 钼酸钴锂电极材料及其制备方法、正极片和高温锂电池

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101092563A (zh) * 2007-08-13 2007-12-26 李�瑞 一种发光二级管(led)用的荧光粉及其制备方法
CN103570077A (zh) * 2012-07-23 2014-02-12 国家纳米科学中心 一种Li2+xFe2-x(MoO4)3材料的制备方法及其应用

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101092563A (zh) * 2007-08-13 2007-12-26 李�瑞 一种发光二级管(led)用的荧光粉及其制备方法
CN103570077A (zh) * 2012-07-23 2014-02-12 国家纳米科学中心 一种Li2+xFe2-x(MoO4)3材料的制备方法及其应用

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Electrochemical Study of Li3Fe(MoO4)3 as Positive Electrode in Lithium Cells;M. Alvarez-Vega 等;《Journal of The Electrochemical Society》;20050524;第152卷(第7期);A1306-A1311 *
Synthesis, structure and lithium-ion conductivity of Li2-2xMg2+x(MoO4)3 and Li3M(MoO4)3 (MIII =Cr, Fe);Litty Sebastian 等;《Journal of Materials Chemistry》;20030603;第13卷;第1797-1801页 *

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