CN112117449A - 一种钼酸盐聚阴离子型锂电池负极材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钼酸盐聚阴离子型锂电池负极材料及其制备方法,该负极材料包括如下重量份原料:钼酸锰基料10‑20份、添加料2‑5份、粘结剂1‑3份;在制备负极材料的过程中制备了一种添加料,将混合料、氯化钠、2‑甲基咪唑进行反应,使得混合料包覆进碳骨架中,进而增加比表面积,且相互连通的孔道结构有利于电子的传递,且该添加料结构稳定、循环性能好、安全性高、绿色环保、生产升本低;并制备了一种粘结剂,该粘结剂与传统粘结剂相比具有更好的耐热效果,并具有较高的电容量保持率且该粘结剂提升了电池的循环性能。
Description
技术领域
本发明属于电池制备技术领域,具体涉及一种钼酸盐聚阴离子型锂电池负极材料及其制备方法。
背景技术
现代工业的飞速发展,人类对于能源的需求日益增大。目前世界所利用能源的85%来自于化石原料(煤、石油、天然气等),这些原料是不可再生的,其造成的环境污染也在不断加剧。因此,绿色能源及其材料的研制开发,对于实现二十一世纪可持续发展战略,缓解能源危机和减轻环境污染压力都具有非常重要的意义。锂离子电池作为一种可循环使用的高效绿色新能源,是综合缓解能源、资源和环境问题的一种重要技术途径。特别是近年来基于锂离子电池而迅速发展起来的便携式电子产品、电动车辆、航空航天与国防装备的电源系统等众多应用领域,无不显示出锂离子电池对当今社会可持续发展的重要支撑作用。
现有的电池负极的电容量保持率较低且电池的循环性能差,在长时间时候后,电池的容量降低,进行影响了电池的使用,降低了电池的使用寿命,不利于市场推广。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钼酸盐聚阴离子型锂电池负极材料及其制备方法。
本发明要解决的技术问题:
现有的电池负极的电容量保持率较低且电池的循环性能差,在长时间时候后,电池的容量降低,进行影响了电池的使用,降低了电池的使用寿命,不利于市场推广。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
一种钼酸盐聚阴离子型锂电池负极材料,包括如下重量份原料:钼酸锰基料10-20份、添加料2-5份、粘结剂1-3份;
该负极材料由如下步骤制成:
步骤S1:将醋酸锰和去离子水加入反应釜中,在转速为200-300r/min的条件下,进行搅拌至醋酸锰完全溶解后,加入钼酸钠,继续搅拌10-15min后,在温度为140-150℃的条件下,进行水热4-6h后,过滤去除滤液,将滤饼用去离子水进行洗涤3-5次后,在温度为500-600℃的条件下,进行焙烧3-5h,制得钼酸锰基料;
步骤S2:将步骤S1制得的钼酸锰基料、添加料、粘结剂加入研钵中,加入N-甲基吡咯烷酮,进行研磨分散,至粘稠度为3000-4000cps后,涂布在铜箔上,将铜箔在温度为120-130℃的条件下,进行干燥10-12h,制得负极材料。
进一步,步骤S1所述的醋酸锰、去离子水、钼酸钠的用量比为1g:100mL:2g,步骤S2所述的N-甲基吡咯烷酮的用量为钼酸锰基料质量的20-30%。
进一步,所述的添加料由如下步骤制成:
步骤A1:将石墨和硫酸溶液加入反应釜中,在转速为150-200r/min,温度为25-30℃的条件下,进行搅拌20-25h后,加入硝酸钠,在温度为40-50℃的条件下,继续搅拌5-10min后,加入高锰酸钾,继续搅拌5-10min后,在温度为25-30℃的条件下,加入双氧水,继续搅拌10-15min后,过滤去除滤液,将滤饼用盐酸溶液进行洗涤2-3次后,用去离子水进行洗涤至pH值为7,烘干制得氧化石墨烯;
步骤A2:将氢氧化锂和去离子水加入反应釜中,在转速为200-300r/min的条件下,进行搅拌至氢氧化锂完全溶解,加入双氧水继续搅拌20-30min后,加入钛酸丁酯溶液,继续搅拌20-30min后,在温度为150-160℃的条件下,进行水热5-8h后,过滤去除滤液,制得钛酸锂;
步骤A3:将钛酸丁酯和乙醇加入反应釜中,进行混合至均匀后,在温度为35-40℃的条件下,滴加盐酸溶液,滴加速度为0.05-0.1mL/s,滴加完毕后加入氨水,在转速为1000-1200r/min的条件下,进行搅拌4-6h后,加入步骤A1制得的氧化石墨烯、步骤A2制得的钛酸锂、十二烷基苯磺酸钠,在频率为5-10MHz的条件下,进行超声处理1-2h后,在温度为90-95℃的条件下,进行烘干制得混合料,将混合料、氯化钠、2-甲基咪唑、去离子水加入反应釜中,在转速为300-500r/min的条件下,进行搅拌5-10min后,液氮冷冻并放入冻干机中,冻干20-25h后,在温度为500-600℃的条件下,进行焙烧2-3h,制得添加料。
进一步,步骤A1所述的石墨和硫酸溶液的用量比为1-3g:20mL,硫酸溶液的质量分数为80-85%,高锰酸钾用量为氧化石墨烯质量的50-60%,双氧水的用量为氧化石墨烯质量的1-1.5倍,双氧水质量分数为30-35%,盐酸溶液的质量分数15-20%。
进一步,步骤A2所述的氢氧化锂、双氧水、钛酸丁酯溶液的用量比为0.5g:4mL:4mL,双氧水的质量分数为15-20%,钛酸丁酯溶液为用量比为1g:10mL的钛酸丁酯和乙醇混合。
进一步,步骤A3所述的钛酸丁酯、乙醇、盐酸溶液、氨水的用量质量比为3:2:1:1,盐酸溶液的质量分数为15-20%,氨水的质量分数为10-15%,钛酸丁酯、氧化石墨烯、钛酸锂的用量质量比为3:1:1,十二烷基苯磺酸钠的用量为钛酸丁酯质量的5-10%,混合料、氯化钠、2-甲基咪唑用量质量比为1:20:7-8。
进一步,所述的粘结剂由如下步骤制成:
步骤B1:将壳聚糖、醋酸溶液、α-酮戊二酸加入反应釜中,在转速为150-200r/min,温度为35-40℃的条件下,进行搅拌20-25h后,加入硼氢化钠,继续搅拌8-10h后,加入乙醇保温15-20min后,过滤去除滤液,将滤饼、氢氧化钠、去离子水加入反应釜中,再温度为60-65℃的条件下,进行搅拌1-1.5h后,加入氯乙酸溶液,继续搅拌8-10h后,加入丙酮保温15-20min后,过滤去除滤液,将滤饼进行烘干,制得羧基壳聚糖;
步骤B2:将二甲基二甲氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷、二甲苯加入反应釜中,在转速为150-200r/min,温度为60-70℃的条件下,进行搅拌10-15min后,滴加盐酸水溶液,滴加时间为0.5-1h,滴加完毕后,升温至温度为75-80℃,继续搅拌3-5h后,加入碳酸氢钠,继续搅拌至pH值为7,在温度为140-150℃的条件下,进行蒸馏去除蒸馏物,制得有机硅树脂;
步骤B3:将步骤B1制得的羧基壳聚糖溶于去离子水中,加入步骤B2制得的有机硅树脂和1-羟基苯并三氮唑,在温度为30-40℃的条件下,进行反应1-3h,制得粘结剂。
进一步,步骤B1所述的壳聚糖、醋酸溶液、α-酮戊二酸、硼氢化钠的用量比为1g:30mL:1.6g:0.4g,醋酸溶液的质量分数为0.5-1.5%,乙醇的用量为壳聚糖用量5-8倍,滤饼、氢氧化钠、去离子水、氯乙酸溶液的用量比为1g:1.3-1.5g:40mL:10mL,氯乙酸溶液的质量分数为1-3%,丙酮的用量为去离子水用量的30-35%,步骤B2所述的二甲基二甲氧基硅烷和氨丙基三甲氧基硅烷的质量比为1:1,盐酸水溶液的用量为二甲基二甲氧基硅烷和氨丙基三甲氧基硅烷质量和的1-2倍,盐酸水溶液的质量分数为10-15%,羧基壳聚糖、去离子水、有机硅树脂的用量比为2-3g:8mL:1-1.5mL,1-羟基苯并三氮唑的用量为羧基壳聚糖和有机硅树脂质量和的45-50%。
一种钼酸盐聚阴离子型锂电池负极材料的制备方法,具体包括如下步骤:
步骤S1:将醋酸锰和去离子水加入反应釜中,在转速为200-300r/min的条件下,进行搅拌至醋酸锰完全溶解后,加入钼酸钠,继续搅拌10-15min后,在温度为140-150℃的条件下,进行水热4-6h后,过滤去除滤液,将滤饼用去离子水进行洗涤3-5次后,在温度为500-600℃的条件下,进行焙烧3-5h,制得钼酸锰基料;
步骤S2:将步骤S1制得的钼酸锰基料、添加料、粘结剂加入研钵中,加入N-甲基吡咯烷酮,进行研磨分散,至粘稠度为3000-4000cps后,涂布在铜箔上,将铜箔在温度为120-130℃的条件下,进行干燥10-12h,制得负极材料。
本发明的有益效果:本发明在制备一种钼酸盐聚阴离子型锂电池负极材料的过程中制备了一种添加料,该添加料以石墨为原料进行氧化,制得氧化石墨烯后,在以氢氧化锂和氢氧化钠为原料,进行反应制得钛酸锂,进而以钛酸丁酯为原料制得纳米二氧化钛后,再与氧化石墨烯和钛酸锂进行超声处理后,将混合料、氯化钠、2-甲基咪唑进行反应,使得混合料包覆进碳骨架中,进而增加比表面积,且相互连通的孔道结构有利于电子的传递,且该添加料结构稳定、循环性能好、安全性高、绿色环保、生产升本低;并制备了一种粘结剂,该粘结剂以壳聚糖为原料,先将壳聚糖进行羧基化,在用二甲基二甲氧基硅烷和氨丙基三甲氧基硅烷进行反应,制得有机硅树脂,进而将羧基壳聚糖溶于去离子水中,加入有机硅树脂,在1-羟基苯并三氮唑的作用下,进行反应使得有机硅树脂上的氨基和羧基壳聚糖上的羧基缩合,制得粘结剂,该粘结剂与传统粘结剂相比具有更好的耐热效果,并具有较高的电容量保持率且该粘结剂提升了电池的循环性能。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种钼酸盐聚阴离子型锂电池负极材料,包括如下重量份原料:钼酸锰基料10份、添加料2份、粘结剂1份;
该负极材料由如下步骤制成:
步骤S1:将醋酸锰和去离子水加入反应釜中,在转速为200r/min的条件下,进行搅拌至醋酸锰完全溶解后,加入钼酸钠,继续搅拌10min后,在温度为140℃的条件下,进行水热4h后,过滤去除滤液,将滤饼用去离子水进行洗涤3次后,在温度为500℃的条件下,进行焙烧3h,制得钼酸锰基料;
步骤S2:将步骤S1制得的钼酸锰基料、添加料、粘结剂加入研钵中,加入N-甲基吡咯烷酮,进行研磨分散,至粘稠度为3000cps后,涂布在铜箔上,将铜箔在温度为120℃的条件下,进行干燥10h,制得负极材料。
所述的添加料由如下步骤制成:
步骤A1:将石墨和硫酸溶液加入反应釜中,在转速为150r/min,温度为25℃的条件下,进行搅拌20h后,加入硝酸钠,在温度为40℃的条件下,继续搅拌5min后,加入高锰酸钾,继续搅拌5min后,在温度为25℃的条件下,加入双氧水,继续搅拌10min后,过滤去除滤液,将滤饼用盐酸溶液进行洗涤2次后,用去离子水进行洗涤至pH值为7,烘干制得氧化石墨烯;
步骤A2:将氢氧化锂和去离子水加入反应釜中,在转速为200r/min的条件下,进行搅拌至氢氧化锂完全溶解,加入双氧水继续搅拌20min后,加入钛酸丁酯溶液,继续搅拌20min后,在温度为150℃的条件下,进行水热5h后,过滤去除滤液,制得钛酸锂;
步骤A3:将钛酸丁酯和乙醇加入反应釜中,进行混合至均匀后,在温度为35℃的条件下,滴加盐酸溶液,滴加速度为0.05mL/s,滴加完毕后加入氨水,在转速为1000r/min的条件下,进行搅拌4h后,加入步骤A1制得的氧化石墨烯、步骤A2制得的钛酸锂、十二烷基苯磺酸钠,在频率为5MHz的条件下,进行超声处理1h后,在温度为90℃的条件下,进行烘干制得混合料,将混合料、氯化钠、2-甲基咪唑、去离子水加入反应釜中,在转速为300r/min的条件下,进行搅拌5min后,液氮冷冻并放入冻干机中,冻干20h后,在温度为500℃的条件下,进行焙烧2-3h,制得添加料。
所述的粘结剂由如下步骤制成:
步骤B1:将壳聚糖、醋酸溶液、α-酮戊二酸加入反应釜中,在转速为150r/min,温度为35℃的条件下,进行搅拌20h后,加入硼氢化钠,继续搅拌8h后,加入乙醇保温15min后,过滤去除滤液,将滤饼、氢氧化钠、去离子水加入反应釜中,再温度为60℃的条件下,进行搅拌1h后,加入氯乙酸溶液,继续搅拌8h后,加入丙酮保温15min后,过滤去除滤液,将滤饼进行烘干,制得羧基壳聚糖;
步骤B2:将二甲基二甲氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷、二甲苯加入反应釜中,在转速为150r/min,温度为60℃的条件下,进行搅拌10min后,滴加盐酸水溶液,滴加时间为0.5h,滴加完毕后,升温至温度为75℃,继续搅拌3h后,加入碳酸氢钠,继续搅拌至pH值为7,在温度为140℃的条件下,进行蒸馏去除蒸馏物,制得有机硅树脂;
步骤B3:将步骤B1制得的羧基壳聚糖溶于去离子水中,加入步骤B2制得的有机硅树脂和1-羟基苯并三氮唑,在温度为30℃的条件下,进行反应1h,制得粘结剂。
实施例2
一种钼酸盐聚阴离子型锂电池负极材料,包括如下重量份原料:钼酸锰基料15份、添加料3份、粘结剂2份;
该负极材料由如下步骤制成:
步骤S1:将醋酸锰和去离子水加入反应釜中,在转速为200r/min的条件下,进行搅拌至醋酸锰完全溶解后,加入钼酸钠,继续搅拌15min后,在温度为140℃的条件下,进行水热6h后,过滤去除滤液,将滤饼用去离子水进行洗涤3次后,在温度为600℃的条件下,进行焙烧3h,制得钼酸锰基料;
步骤S2:将步骤S1制得的钼酸锰基料、添加料、粘结剂加入研钵中,加入N-甲基吡咯烷酮,进行研磨分散,至粘稠度为4000cps后,涂布在铜箔上,将铜箔在温度为120℃的条件下,进行干燥12h,制得负极材料。
所述的添加料由如下步骤制成:
步骤A1:将石墨和硫酸溶液加入反应釜中,在转速为150r/min,温度为30℃的条件下,进行搅拌20h后,加入硝酸钠,在温度为50℃的条件下,继续搅拌5min后,加入高锰酸钾,继续搅拌10min后,在温度为25℃的条件下,加入双氧水,继续搅拌15min后,过滤去除滤液,将滤饼用盐酸溶液进行洗涤2次后,用去离子水进行洗涤至pH值为7,烘干制得氧化石墨烯;
步骤A2:将氢氧化锂和去离子水加入反应釜中,在转速为300r/min的条件下,进行搅拌至氢氧化锂完全溶解,加入双氧水继续搅拌20min后,加入钛酸丁酯溶液,继续搅拌30min后,在温度为150℃的条件下,进行水热8h后,过滤去除滤液,制得钛酸锂;
步骤A3:将钛酸丁酯和乙醇加入反应釜中,进行混合至均匀后,在温度为35℃的条件下,滴加盐酸溶液,滴加速度为0.1mL/s,滴加完毕后加入氨水,在转速为1000r/min的条件下,进行搅拌6h后,加入步骤A1制得的氧化石墨烯、步骤A2制得的钛酸锂、十二烷基苯磺酸钠,在频率为5MHz的条件下,进行超声处理1h后,在温度为95℃的条件下,进行烘干制得混合料,将混合料、氯化钠、2-甲基咪唑、去离子水加入反应釜中,在转速为500r/min的条件下,进行搅拌10min后,液氮冷冻并放入冻干机中,冻干20h后,在温度为500℃的条件下,进行焙烧3h,制得添加料。
所述的粘结剂由如下步骤制成:
步骤B1:将壳聚糖、醋酸溶液、α-酮戊二酸加入反应釜中,在转速为150r/min,温度为40℃的条件下,进行搅拌20h后,加入硼氢化钠,继续搅拌8h后,加入乙醇保温20min后,过滤去除滤液,将滤饼、氢氧化钠、去离子水加入反应釜中,再温度为65℃的条件下,进行搅拌1h后,加入氯乙酸溶液,继续搅拌10h后,加入丙酮保温15min后,过滤去除滤液,将滤饼进行烘干,制得羧基壳聚糖;
步骤B2:将二甲基二甲氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷、二甲苯加入反应釜中,在转速为200r/min,温度为60℃的条件下,进行搅拌15min后,滴加盐酸水溶液,滴加时间为0.5h,滴加完毕后,升温至温度为80℃,继续搅拌3h后,加入碳酸氢钠,继续搅拌至pH值为7,在温度为150℃的条件下,进行蒸馏去除蒸馏物,制得有机硅树脂;
步骤B3:将步骤B1制得的羧基壳聚糖溶于去离子水中,加入步骤B2制得的有机硅树脂和1-羟基苯并三氮唑,在温度为40℃的条件下,进行反应1h,制得粘结剂。
实施例3
一种钼酸盐聚阴离子型锂电池负极材料,包括如下重量份原料:钼酸锰基料20份、添加料5份、粘结剂3份;
该负极材料由如下步骤制成:
步骤S1:将醋酸锰和去离子水加入反应釜中,在转速为300r/min的条件下,进行搅拌至醋酸锰完全溶解后,加入钼酸钠,继续搅拌15min后,在温度为150℃的条件下,进行水热6h后,过滤去除滤液,将滤饼用去离子水进行洗涤5次后,在温度为600℃的条件下,进行焙烧5h,制得钼酸锰基料;
步骤S2:将步骤S1制得的钼酸锰基料、添加料、粘结剂加入研钵中,加入N-甲基吡咯烷酮,进行研磨分散,至粘稠度为4000cps后,涂布在铜箔上,将铜箔在温度为130℃的条件下,进行干燥12h,制得负极材料。
所述的添加料由如下步骤制成:
步骤A1:将石墨和硫酸溶液加入反应釜中,在转速为200r/min,温度为30℃的条件下,进行搅拌25h后,加入硝酸钠,在温度为50℃的条件下,继续搅拌10min后,加入高锰酸钾,继续搅拌10min后,在温度为30℃的条件下,加入双氧水,继续搅拌15min后,过滤去除滤液,将滤饼用盐酸溶液进行洗涤3次后,用去离子水进行洗涤至pH值为7,烘干制得氧化石墨烯;
步骤A2:将氢氧化锂和去离子水加入反应釜中,在转速为300r/min的条件下,进行搅拌至氢氧化锂完全溶解,加入双氧水继续搅拌30min后,加入钛酸丁酯溶液,继续搅拌30min后,在温度为160℃的条件下,进行水热8h后,过滤去除滤液,制得钛酸锂;
步骤A3:将钛酸丁酯和乙醇加入反应釜中,进行混合至均匀后,在温度为40℃的条件下,滴加盐酸溶液,滴加速度为0.1mL/s,滴加完毕后加入氨水,在转速为1200r/min的条件下,进行搅拌4-6h后,加入步骤A1制得的氧化石墨烯、步骤A2制得的钛酸锂、十二烷基苯磺酸钠,在频率为10MHz的条件下,进行超声处理2h后,在温度为95℃的条件下,进行烘干制得混合料,将混合料、氯化钠、2-甲基咪唑、去离子水加入反应釜中,在转速为500r/min的条件下,进行搅拌10min后,液氮冷冻并放入冻干机中,冻干25h后,在温度为600℃的条件下,进行焙烧3h,制得添加料。
所述的粘结剂由如下步骤制成:
步骤B1:将壳聚糖、醋酸溶液、α-酮戊二酸加入反应釜中,在转速为200r/min,温度为40℃的条件下,进行搅拌25h后,加入硼氢化钠,继续搅拌10h后,加入乙醇保温20min后,过滤去除滤液,将滤饼、氢氧化钠、去离子水加入反应釜中,再温度为65℃的条件下,进行搅拌1.5h后,加入氯乙酸溶液,继续搅拌10h后,加入丙酮保温20min后,过滤去除滤液,将滤饼进行烘干,制得羧基壳聚糖;
步骤B2:将二甲基二甲氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷、二甲苯加入反应釜中,在转速为200r/min,温度为70℃的条件下,进行搅拌15min后,滴加盐酸水溶液,滴加时间为1h,滴加完毕后,升温至温度为80℃,继续搅拌5h后,加入碳酸氢钠,继续搅拌至pH值为7,在温度为150℃的条件下,进行蒸馏去除蒸馏物,制得有机硅树脂;
步骤B3:将步骤B1制得的羧基壳聚糖溶于去离子水中,加入步骤B2制得的有机硅树脂和1-羟基苯并三氮唑,在温度为40℃的条件下,进行反应3h,制得粘结剂。
对比例
本对比例为市场上一种常见的电池负极材料。
对实施例1-3和对比例制得的电池负极材料进行性能测试,测试结果如下表1所示;
表1
由上表1可知实施例1-3制得的电池负极材料的首周库伦效率88.6-89.5%,100次充放电循环后容量为2480-2560mA/g,对比例制得的电池负极材料的首周库伦效率80.1%,100次充放电循环后容量为1030mA/g,表明本发明具有很好电容量保持率和电池的循环性能。
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明,所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围,均应属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种钼酸盐聚阴离子型锂电池负极材料,其特征在于:包括如下重量份原料:钼酸锰基料10-20份、添加料2-5份、粘结剂1-3份;
该负极材料由如下步骤制成:
步骤S1:将醋酸锰和去离子水加入反应釜中,在转速为200-300r/min的条件下,进行搅拌至醋酸锰完全溶解后,加入钼酸钠,继续搅拌10-15min后,在温度为140-150℃的条件下,进行水热4-6h后,过滤去除滤液,将滤饼用去离子水进行洗涤3-5次后,在温度为500-600℃的条件下,进行焙烧3-5h,制得钼酸锰基料;
步骤S2:将步骤S1制得的钼酸锰基料、添加料、粘结剂加入研钵中,加入N-甲基吡咯烷酮,进行研磨分散,至粘稠度为3000-4000cps后,涂布在铜箔上,将铜箔在温度为120-130℃的条件下,进行干燥10-12h,制得负极材料。
2.根据权利要求1所述的一种钼酸盐聚阴离子型锂电池负极材料,其特征在于:步骤S1所述的醋酸锰、去离子水、钼酸钠的用量比为1g:100mL:2g,步骤S2所述的N-甲基吡咯烷酮的用量为钼酸锰基料质量的20-30%。
3.根据权利要求1所述的一种钼酸盐聚阴离子型锂电池负极材料,其特征在于:所述的添加料由如下步骤制成:
步骤A1:将石墨和硫酸溶液加入反应釜中,在转速为150-200r/min,温度为25-30℃的条件下,进行搅拌20-25h后,加入硝酸钠,在温度为40-50℃的条件下,继续搅拌5-10min后,加入高锰酸钾,继续搅拌5-10min后,在温度为25-30℃的条件下,加入双氧水,继续搅拌10-15min后,过滤去除滤液,将滤饼用盐酸溶液进行洗涤2-3次后,用去离子水进行洗涤至pH值为7,烘干制得氧化石墨烯;
步骤A2:将氢氧化锂和去离子水加入反应釜中,在转速为200-300r/min的条件下,进行搅拌至氢氧化锂完全溶解,加入双氧水继续搅拌20-30min后,加入钛酸丁酯溶液,继续搅拌20-30min后,在温度为150-160℃的条件下,进行水热5-8h后,过滤去除滤液,制得钛酸锂;
步骤A3:将钛酸丁酯和乙醇加入反应釜中,进行混合至均匀后,在温度为35-40℃的条件下,滴加盐酸溶液,滴加速度为0.05-0.1mL/s,滴加完毕后加入氨水,在转速为1000-1200r/min的条件下,进行搅拌4-6h后,加入步骤A1制得的氧化石墨烯、步骤A2制得的钛酸锂、十二烷基苯磺酸钠,在频率为5-10MHz的条件下,进行超声处理1-2h后,在温度为90-95℃的条件下,进行烘干制得混合料,将混合料、氯化钠、2-甲基咪唑、去离子水加入反应釜中,在转速为300-500r/min的条件下,进行搅拌5-10min后,液氮冷冻并放入冻干机中,冻干20-25h后,在温度为500-600℃的条件下,进行焙烧2-3h,制得添加料。
4.根据权利要求3所述的一种钼酸盐聚阴离子型锂电池负极材料,其特征在于:步骤A1所述的石墨和硫酸溶液的用量比为1-3g:20mL,硫酸溶液的质量分数为80-85%,高锰酸钾用量为氧化石墨烯质量的50-60%,双氧水的用量为氧化石墨烯质量的1-1.5倍,双氧水质量分数为30-35%,盐酸溶液的质量分数15-20%。
5.根据权利要求3所述的一种钼酸盐聚阴离子型锂电池负极材料,其特征在于:步骤A2所述的氢氧化锂、双氧水、钛酸丁酯溶液的用量比为0.5g:4mL:4mL,双氧水的质量分数为15-20%,钛酸丁酯溶液为用量比为1g:10mL的钛酸丁酯和乙醇混合。
6.根据权利要求3所述的一种钼酸盐聚阴离子型锂电池负极材料,其特征在于:步骤A3所述的钛酸丁酯、乙醇、盐酸溶液、氨水的用量质量比为3:2:1:1,盐酸溶液的质量分数为15-20%,氨水的质量分数为10-15%,钛酸丁酯、氧化石墨烯、钛酸锂的用量质量比为3:1:1,十二烷基苯磺酸钠的用量为钛酸丁酯质量的5-10%,混合料、氯化钠、2-甲基咪唑用量质量比为1:20:7-8。
7.根据权利要求1所述的一种钼酸盐聚阴离子型锂电池负极材料,其特征在于:所述的粘结剂由如下步骤制成:
步骤B1:将壳聚糖、醋酸溶液、α-酮戊二酸加入反应釜中,在转速为150-200r/min,温度为35-40℃的条件下,进行搅拌20-25h后,加入硼氢化钠,继续搅拌8-10h后,加入乙醇保温15-20min后,过滤去除滤液,将滤饼、氢氧化钠、去离子水加入反应釜中,再温度为60-65℃的条件下,进行搅拌1-1.5h后,加入氯乙酸溶液,继续搅拌8-10h后,加入丙酮保温15-20min后,过滤去除滤液,将滤饼进行烘干,制得羧基壳聚糖;
步骤B2:将二甲基二甲氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷、二甲苯加入反应釜中,在转速为150-200r/min,温度为60-70℃的条件下,进行搅拌10-15min后,滴加盐酸水溶液,滴加时间为0.5-1h,滴加完毕后,升温至温度为75-80℃,继续搅拌3-5h后,加入碳酸氢钠,继续搅拌至pH值为7,在温度为140-150℃的条件下,进行蒸馏去除蒸馏物,制得有机硅树脂;
步骤B3:将步骤B1制得的羧基壳聚糖溶于去离子水中,加入步骤B2制得的有机硅树脂和1-羟基苯并三氮唑,在温度为30-40℃的条件下,进行反应1-3h,制得粘结剂。
8.根据权利要求7所述的一种钼酸盐聚阴离子型锂电池负极材料,其特征在于:步骤B1所述的壳聚糖、醋酸溶液、α-酮戊二酸、硼氢化钠的用量比为1g:30mL:1.6g:0.4g,醋酸溶液的质量分数为0.5-1.5%,乙醇的用量为壳聚糖用量5-8倍,滤饼、氢氧化钠、去离子水、氯乙酸溶液的用量比为1g:1.3-1.5g:40mL:10mL,氯乙酸溶液的质量分数为1-3%,丙酮的用量为去离子水用量的30-35%,步骤B2所述的二甲基二甲氧基硅烷和氨丙基三甲氧基硅烷的质量比为1:1,盐酸水溶液的用量为二甲基二甲氧基硅烷和氨丙基三甲氧基硅烷质量和的1-2倍,盐酸水溶液的质量分数为10-15%,羧基壳聚糖、去离子水、有机硅树脂的用量比为2-3g:8mL:1-1.5mL,1-羟基苯并三氮唑的用量为羧基壳聚糖和有机硅树脂质量和的45-50%。
9.根据权利要求1所述的一种钼酸盐聚阴离子型锂电池负极材料的制备方法,其特征在于:具体包括如下步骤:
步骤S1:将醋酸锰和去离子水加入反应釜中,在转速为200-300r/min的条件下,进行搅拌至醋酸锰完全溶解后,加入钼酸钠,继续搅拌10-15min后,在温度为140-150℃的条件下,进行水热4-6h后,过滤去除滤液,将滤饼用去离子水进行洗涤3-5次后,在温度为500-600℃的条件下,进行焙烧3-5h,制得钼酸锰基料;
步骤S2:将步骤S1制得的钼酸锰基料、添加料、粘结剂加入研钵中,加入N-甲基吡咯烷酮,进行研磨分散,至粘稠度为3000-4000cps后,涂布在铜箔上,将铜箔在温度为120-130℃的条件下,进行干燥10-12h,制得负极材料。
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