[发明专利]一种锂离子电池负极材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池负极材料及其制备方法，尤其涉及一种锂离子电池负极材料钼氧化物及其制备方法，属于锂离子电池技术领域。

背景技术

随着全球经济的快速发展，能源与环境日益成为严重影响人类社会生存与发展的两大关键问题。目前世界所利用能源的85％来源于煤、石油、天然气等传统化石燃料，而这些能量正逐渐消耗殆尽不可再生，以及由于燃烧化石燃料所导致的环境污染与气候变化已成为世界各国面临的共同难题。环境友好的新能源技术的开发与应用越来越成为当今世界各国的可持续发展战略之一。在众多新能源技术中，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。尤其是近些年来基于锂电池而迅速发展起来的便携式电子设备、电动车辆、航天航空等众多应用领域，显示出锂离子电池在当今社会发挥着重要的作用。

锂离子电池负极材料是锂电池的重要组成部分。目前，商业化的锂离子电池负极材料多采用石墨材料，其理论容量仅为372mAhg^-1，由于其比容量低，安全性能差的问题制约着动力锂离子电池的进一步开发与应用。因此，开发一种比容量高、安全性能好的锂离子电池负极材料成为当今研究的重点和难点。近些年来，过渡金属氧化物中的钼氧化物由于其可变价范围大、比容量高在锂电池负极材料研究领域受到了极大的关注。

M.F.Hassan等人以(NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O和HNO₃为原料，采用水热法制备了MoO₃纳米带，首次放电比容量大约为1200mAhg^-1，经过50次循环其放电比容量约为320mAhg^-1，容量衰减相当严重。C.Q.Feng等人以(NH₄)₂MoO₄、PNA和DMF为原料，采用静电纺丝法以及后期不同气氛的煅烧分别制备了MoO₃和MoO₃/C纳米纤维。电流密度为100mAg^-1时，MoO₃首次放电比容量大约为720mAhg^-1，经过30次循环其放电比容量约为200mAhg^-1，此法制备的MoO₃循环稳定能差；MoO₃/C纳米纤维首次放电比容量大约为1200mAhg^-1，第二次循环其容量损失严重，放电比容量大约为700mAhg^-1，经过100次循环其放电比容量约为600mAhg^-1，虽然后期循环稳定性相对较好，但是其放电比容量较低，而且工艺流程复杂。

发明内容

针对现有锂电池负极钼氧化物材料存在的不足，本发明的目的之一在于提供一种锂离子电池负极材料的制备方法，该钼氧化物作为锂电池负极材料具有优异的电化学循环稳定性。

本发明采用如下技术方案：

一种锂离子电池负极材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将钼前驱体溶液和模板剂溶液混合反应，生成的沉淀物可经过滤、洗涤、干燥制得杂化物粉体；

(2)将步骤(1)所得的杂化物粉体直接煅烧或杂化物粉体压片后煅烧处理，得到钼氧化物负极材料。

作为优选，步骤(1)中所述模板剂为具有羟基基团的弱还原性物质，优选为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、PEG-PPO-PEG中的一种或者两种以上的混合。以具有羟基基团的弱还原性物质作为杂化物的结构导向剂和还原剂制备不同形貌和价态的杂化物。

优选地，所述模板剂的重均分子量为1000～30000Da，例如为2000Da、3500Da、5000Da、8000Da、15000Da、22000Da、25000Da、28500Da、29600Da等，优选为6000～20000Da。

优选地，步骤(1)中所述钼前驱体溶液通过将钼粉溶于双氧水中制得。

为了使钼粉完全氧化，优选地，所述钼粉和过氧化氢的摩尔比为1:3.92～1:10，例如为1:4、1:4.3、1:4.8、1:5.2、1:6、1:7.5、1:8.3、1:9、1:9.7等，优选为1:5～1:8。

优选地，步骤(1)中所述模板剂溶液通过将模板剂加入去离子水中溶解制得。