CN109494358B - 一种碳基体支撑的Mo4O11/MoO2锂离子电池负极材料及其制备方法 - Google Patents

一种碳基体支撑的Mo4O11/MoO2锂离子电池负极材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109494358B
CN109494358B CN201811138995.2A CN201811138995A CN109494358B CN 109494358 B CN109494358 B CN 109494358B CN 201811138995 A CN201811138995 A CN 201811138995A CN 109494358 B CN109494358 B CN 109494358B
Authority
CN
China
Prior art keywords
carbon
moo
supported
ion battery
ceramic crucible
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.)
Active
Application number
CN201811138995.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109494358A (zh
Inventor
曹丽云
贺菊菊
李嘉胤
黄剑锋
贺慧
张宁
李倩颖
齐樱
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.)
Shaanxi University of Science and Technology
Original Assignee
Shaanxi University of Science and Technology
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 Shaanxi University of Science and Technology filed Critical Shaanxi University of Science and Technology
Priority to CN201811138995.2A priority Critical patent/CN109494358B/zh
Publication of CN109494358A publication Critical patent/CN109494358A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109494358B publication Critical patent/CN109494358B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362—Composites
    • H01M4/364—Composites as mixtures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/483—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides for non-aqueous cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/628—Inhibitors, e.g. gassing inhibitors, corrosion inhibitors
    • 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

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

本发明提供了一种碳基体支撑的Mo4O11/MoO2锂离子电池负极材料及其制备方法，首先，称取碳源与钼源，将两者按照一定的摩尔比混合，随后置于球磨罐中进行球磨处理，得到混合粉体A；然后，将粉体A置于带盖的陶瓷坩埚中，使用铝箔将陶瓷坩埚密封包裹；最后，将密封包裹后的陶瓷坩埚置于马弗炉中进行热处理。热处理温度为450~650℃，时间为0.5~3 h，升温速率为3~30℃/min，得到目标产物碳基体支撑的Mo4O11/MoO2。碳基体的引入有效改善了金属氧化物Mo4O11、MoO2在循环过程中出现的粉化，从而导致与集流体接触不良的现象。

Description

一种碳基体支撑的Mo4O11/MoO2锂离子电池负极材料及其制备 方法
技术领域
本发明属于电池材料技术领域，具体涉及一种碳基体支撑的Mo4O11/MoO2锂离子电池负极材料及其制备方法。
背景技术
当前，混合电动汽车以及便携式电子设备等的快速发展对锂离子电池提出了更高的要求。负极作为锂离子电池的重要组成部分，在很大程度上决定了电池的能量密度与功率输出。目前商业化应用的石墨负极能量密度低，且易与电解液发生作用而存在巨大安全隐患，极大限制其发展应用。
过渡金属氧化物由于具有高的可逆比容量和功率密度，受到了广泛地关注。钼基氧化物由于具有丰富的钼化合价和物相结构，在不同合成条件下可以设计得到形貌独特、成分各异的钼基氧化物材料，因此，钼基氧化物作为锂离子电池负极材料具有非常大的应用潜力[Das B, Reddy M V, Krishnamoorthi C, et al. Carbothermal synthesis,spectral and magnetic characterization and Li-cyclability of the Mo-clustercompounds, LiYMo3O8 and Mn2Mo3O8. ElectrochimActa, 2009, 54: 3360-3373]。
中间价态钼氧化物（Mo4O11）和二氧化钼(MoO2)作为一种锂离子电池负极材料，两者兼具类金属导电性和较高的理论比容量，是非常理想的锂离子电池电极材料。但是，过渡金属氧化物都容易在循环过程中出现结构的粉化，从而导致与集流体接触不良的现象，因此，通过设计实现金属氧化物电极材料的稳定充放电具有重要的意义。
目前，关于合成Mo4O11/MoO2与碳材料复合物的锂离子电池电极材料的方法还未见报道。本专利采用高效、简单的包埋热处理法，制备了碳基体支撑的Mo4O11/MoO2锂离子电池负极材料。有效地改善了过渡金属钼氧化物在电池循环过程中结构不稳定性。
发明内容
为了实现上述目的，本发明的目的在于提出一种碳基体支撑的Mo4O11/MoO2锂离子电池负极材料的制备方法。碳基体的引入有效改善了金属氧化物Mo4O11、MoO2在循环过程中出现的粉化，从而导致与集流体接触不良的现象。该方法对其他过渡金属氧化物-碳材料复合物的合成具有很好的指导意义。
具体技术方案如下：一种碳基体支撑的Mo4O11/MoO2锂离子电池负极材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）称取碳源与钼源，将两者按照一定的摩尔比混合，随后置于球磨罐中进行球磨处理，得到混合粉体A；
（2）称量一定量的粉体A置于带盖的陶瓷坩埚中，使用铝箔将陶瓷坩埚密封包裹；
（3）将密封包裹后的陶瓷坩埚置于马弗炉中进行热处理。热处理温度为450~650℃，时间为0.5~3 h，升温速率为3~30 ℃/min，得到目标产物碳基体支撑的Mo4O11/MoO2。
步骤（1）所述的碳源为葡萄糖、柠檬酸、碳纳米管、碳凝胶中的一种或几种。
步骤（1）所述的钼源为四水合钼酸铵（(NH4)6Mo7O24·4H2O）。
步骤（1）所述的一定的摩尔比为(碳源：钼源)=1：(0.1~10)。
步骤（1）所述的球磨处理转速范围为100~400 rpm，时间范围为10~60 min。
步骤（2）所述的一定量的粉体A为2~8 g。
与现有技术相比，本发明可以得到以下有益效果：
（1）该专利采用简单的的球磨-热处理法制备了碳基体支撑的Mo4O11/MoO2。
（2）该方法操作简单，成本低廉，对其他过渡金属氧化物-碳材料复合物的合成具有很好的指导意义。
附图说明
图1为实施例1产物的X射线衍射分析图；
图2为实施例1产物在3.0K倍率下的SEM图；
图3为实施例1产物在110.0K倍率下的SEM图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步阐述，但是本发明不局限于以下实施例。
实施例1
（1）称取碳源葡萄糖与钼源四水合钼酸铵，将两者按照碳源：钼源=1：1的摩尔比混合，随后置于球磨罐中进行球磨处理，球磨处理转速为200 rpm，时间为30 min，得到混合粉体A；
（2）称量4 g的粉体A置于带盖的陶瓷坩埚中，使用铝箔将陶瓷坩埚密封包裹；
（3）将密封包裹后的陶瓷坩埚置于马弗炉中进行热处理。热处理温度为550 ℃，时间为2 h，升温速率为5℃/min，得到目标产物碳基体支撑的Mo4O11/MoO2。
图1为本实施例产物的X射线衍射分析图。X射线衍射分析结果显示，本发明得到的产物具有Mo4O11及MoO2两种物相。
图2、图3为本实施例产物在不同倍率下的SEM图。SEM照片显示，本发明制备的碳基体支撑的Mo4O11/MoO2具有碳基体结构、以及包覆在碳基体上的Mo4O11/MoO2包覆层，所述Mo4O11/MoO2包覆层由片状的Mo4O11/MoO2交叉堆叠而成。
实施例2
（1）称取碳源葡萄糖、柠檬酸与钼源四水合钼酸铵，将两者按照碳源：钼源=1：0.1的摩尔比混合，随后置于球磨罐中进行球磨处理，球磨处理转速为300 rpm，时间为20 min，得到混合粉体A；
（2）称量6 g的粉体A置于带盖的陶瓷坩埚中，使用铝箔将陶瓷坩埚密封包裹；
（3）将密封包裹后的陶瓷坩埚置于马弗炉中进行热处理。热处理温度为550 ℃，时间为1 h，升温速率为10℃/min，得到目标产物碳基体支撑的Mo4O11/MoO2。
实施例3
（1）称取碳源碳纳米管与钼源四水合钼酸铵，将两者按照碳源：钼源=1：10的摩尔比混合，随后置于球磨罐中进行球磨处理，球磨处理转速为400 rpm，时间为10 min，得到混合粉体A；
（2）称量2 g的粉体A置于带盖的陶瓷坩埚中，使用铝箔将陶瓷坩埚密封包裹；
（3）将密封包裹后的陶瓷坩埚置于马弗炉中进行热处理。热处理温度为650 ℃，时间为0.5 h，升温速率为30℃/min，得到目标产物碳基体支撑的Mo4O11/MoO2。
实施例4
（1）称取碳源柠檬酸、碳凝胶与钼源四水合钼酸铵，将两者按照碳源：钼源=1：5的摩尔比混合，随后置于球磨罐中进行球磨处理，球磨处理转速为100 rpm，时间为50 min，得到混合粉体A；
（2）称量8 g的粉体A置于带盖的陶瓷坩埚中，使用铝箔将陶瓷坩埚密封包裹；
（3）将密封包裹后的陶瓷坩埚置于马弗炉中进行热处理。热处理温度为450 ℃，时间为3 h，升温速率为3℃/min，得到目标产物碳基体支撑的Mo4O11/MoO2。
实施例5
（1）称取碳源柠檬酸、碳凝胶与钼源四水合钼酸铵，将两者按照碳源：钼源=1：5的摩尔比混合，随后置于球磨罐中进行球磨处理，球磨处理转速为100 rpm，时间为50 min，得到混合粉体A；
（2）称量8 g的粉体A置于带盖的陶瓷坩埚中，使用铝箔将陶瓷坩埚密封包裹；
（3）将密封包裹后的陶瓷坩埚置于马弗炉中进行热处理。热处理温度为450 ℃，时间为3 h，升温速率为3℃/min，得到目标产物碳基体支撑的Mo4O11/MoO2。

Claims (7)

1.一种碳基体支撑的Mo4O11/MoO2锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
碳源与四水合钼酸铵球磨，得到混合粉体A；将粉体A置于带盖的陶瓷坩埚中，使用铝箔将陶瓷坩埚密封包裹，置于马弗炉中450~650 ℃热处理粉体A，时间为0.5~3 h，升温速率为3~30 ℃/min，得到碳基体支撑的Mo4O11/MoO2。
2.根据权利要求1所述的一种碳基体支撑的Mo4O11/MoO2锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，所述的碳源为葡萄糖、柠檬酸、碳纳米管、碳凝胶中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种碳基体支撑的Mo4O11/MoO2锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，所述碳源与四水合钼酸铵的摩尔比为碳源：四水合钼酸铵=1：(0.1~10)。
4.根据权利要求1所述的一种碳基体支撑的Mo4O11/MoO2锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，具体步骤包括：
1）称取碳源与四水合钼酸铵，将两者按照一定的摩尔比混合，随后置于球磨罐中进行球磨处理，得到混合粉体A；
2）将粉体A置于带盖的陶瓷坩埚中，使用铝箔将陶瓷坩埚密封包裹；
3）将密封包裹后的陶瓷坩埚置于马弗炉中进行热处理；热处理温度为450~650 ℃，时间为0.5~3 h，升温速率为3~30 ℃/min，得到目标产物碳基体支撑的Mo4O11/MoO2。
5.根据权利要求4所述的一种碳基体支撑的Mo4O11/MoO2锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，步骤1）所述的球磨处理转速范围为100~400 rpm，时间范围为10~60 min。
6.根据权利要求4所述的一种碳基体支撑的Mo4O11/MoO2锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，步骤2）所述粉体A的用量为2~8 g。
7.权利要求1~6任一项所述方法得到的一种碳基体支撑的Mo4O11/MoO2锂离子电池负极材料。
CN201811138995.2A 2018-09-28 2018-09-28 一种碳基体支撑的Mo4O11/MoO2锂离子电池负极材料及其制备方法 Active CN109494358B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811138995.2A CN109494358B (zh) 2018-09-28 2018-09-28 一种碳基体支撑的Mo4O11/MoO2锂离子电池负极材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811138995.2A CN109494358B (zh) 2018-09-28 2018-09-28 一种碳基体支撑的Mo4O11/MoO2锂离子电池负极材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109494358A CN109494358A (zh) 2019-03-19
CN109494358B true CN109494358B (zh) 2021-09-07

Family

ID=65690074

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811138995.2A Active CN109494358B (zh) 2018-09-28 2018-09-28 一种碳基体支撑的Mo4O11/MoO2锂离子电池负极材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109494358B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111554893A (zh) * 2020-04-24 2020-08-18 宁波大学 一种锂电池负极材料氧化钼复合物的制备方法
CN115255379B (zh) * 2022-09-23 2022-12-23 西安稀有金属材料研究院有限公司 基于化学气相沉积制备高分散超细二氧化钼和钼粉的方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101697373B (zh) * 2009-10-23 2011-10-12 南京大学 一种金属氧化物-碳复合材料的制备方法
FR2961636B1 (fr) * 2010-06-17 2013-10-18 Commissariat Energie Atomique Accumulateur electrochimique au lithium a architecture bipolaire specifique
CN102339994A (zh) * 2010-07-23 2012-02-01 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 锂电池用过渡金属氧化物/石墨烯纳米复合电极材料及其制备方法
CN103794770B (zh) * 2014-02-18 2016-04-06 北京工业大学 一种具有择优取向及高脱嵌锂性能的Mo4O11与制备方法
CN105470489B (zh) * 2016-01-11 2019-04-16 福建师范大学泉港石化研究院 高性能锂离子电池用MoO2中空微球材料的制备方法
CN105870435B (zh) * 2016-04-19 2018-09-07 陕西科技大学 一种MoO2@CNTs复合材料及其制备方法
CN106115785B (zh) * 2016-06-24 2018-08-31 陕西科技大学 一种纯相MoO2钠离子电池负极材料及其制备方法
CN107739053B (zh) * 2017-10-23 2019-06-07 陕西科技大学 一种三相体系钼氧化物MoO3/Mo4O11/MoO2纳米电极材料及其制备方法
CN107706394B (zh) * 2017-10-23 2020-06-30 陕西科技大学 一种MoO2/Mo4O11混合相纳米电极材料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109494358A (zh) 2019-03-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Xu et al. The preparation and role of Li2ZrO3 surface coating LiNi0. 5Co0. 2Mn0. 3O2 as cathode for lithium-ion batteries
CN107195878A (zh) 一种一氧化锰/氮掺杂还原氧化石墨烯复合电极材料的制备方法
CN104103821A (zh) 硅碳负极材料的制备方法
CN108091863A (zh) 石墨烯改性富锂锰基正极材料及其制备方法
CN111517374A (zh) 一种Fe7S8/C复合材料的制备方法
CN114520323A (zh) 一种双策略改性层状氧化物钠离子电池正极材料及其制备方法和应用
CN111933942B (zh) 一种满足高倍率放电循环性能的钠离子电池Na2/3Mn1/2Fe1/4Co1/4O2正极材料的可控调控方法
CN109494358B (zh) 一种碳基体支撑的Mo4O11/MoO2锂离子电池负极材料及其制备方法
Zhang et al. Facile synthesized Cu-SnO2 anode materials with three-dimensional metal cluster conducting architecture for high performance lithium-ion batteries
Tian et al. Fabrication of MnSe/SnSe@ C heterostructures for high-performance Li/Na storage
CN105810910B (zh) 一种Na2‑2xFe1+xP2O7/碳复合材料及其制备方法和应用
Park et al. Biphasic silicon oxide nanocomposites as high-performance lithium storage materials
CN105375029A (zh) 一种三元硅酸盐复合正极材料及其制备方法
CN117438676A (zh) 席夫碱金属纳米配合物改性的固态电解质及其制备方法
WO2024087567A1 (zh) 一种氮掺杂碳膜包裹的一氧化锰纳米线锂电材料及其制备方法
Yi et al. The manganese oxyborate Mn3 (BO3) 2 as a high-performance anode for lithium-ion batteries
CN116741983A (zh) 一种正极材料及其制备方法和应用
CN108023079B (zh) 一种混合过渡金属硼酸盐负极材料及其制备方法
CN110635112A (zh) 一种基于硒化钼-石墨的双离子电池及其制备方法
Ou et al. Hydrothermal preparation of homogeneous cobalt oxide nanomaterials as stable anodes for superior lithium ion batteries
CN114242964B (zh) 一种锂离子电池负极用电极材料及制备方法
CN105070891B (zh) 锂离子电池用Ge/GeO2‑介孔碳复合电极材料制备及其应用
CN113991088A (zh) 一种新型锂离子电池负极材料及其制备方法
CN107331840A (zh) 一种碳包覆的中空二硫化钼多面体材料的制备方法
CN113948698A (zh) 一种纳米级聚阴离子材料碳复合硅酸亚铁锂的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant