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与流程

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[dasb,reddymv,krishnamoorthic,etal.carbothermalsynthesis,spectralandmagneticcharacterizationandli-cyclabilityofthemo-clustercompounds,liymo3o8andmn2mo3o8.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。

技术实现要素：

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0.5~3h，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100~400rpm，时间范围为10~60min。

步骤（2）所述的一定量的粉体a为2~8g。

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200rpm，时间为30min，得到混合粉体a；

（2）称量4g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2h，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300rpm，时间为20min，得到混合粉体a；

（2）称量6g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1h，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400rpm，时间为10min，得到混合粉体a；

（2）称量2g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0.5h，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100rpm，时间为50min，得到混合粉体a；

（2）称量8g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3h，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100rpm，时间为50min，得到混合粉体a；

（2）称量8g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3h，升温速率为3℃/min，得到目标产物碳基体支撑的mo4o11/moo2。