[发明专利]一种锂离子电池钼氧化物‑碳自支撑复合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技术领域，具体是一种锂离子电池钼氧化物-碳自支撑复合负极材料及其制备方法。

背景技术

能源与环境的双重压力迫使人类寻找新的能源转化与存储方式。锂离子电池目前已充分应用到电子消费类产品中。而在能量密度更高，循环更耐久的动力锂离子电池体系中，仍然有很多挑战。目前商业化的锂离子电池体系主要是石墨类碳负极材料，但受其理论比容量(372mAh/g)的限制，开发新型负极材料已成为当前关注的热点。

新型负极的研究热点主要集中在Si，Sn，Ge等合金材料。这一类负极材料具有高的比容量，但是在充放电过程中通常会引起较大的体积膨胀，最终导致电极粉化失效，循环性能较差。采用金属与碳材料符合可以有限抑制膨胀，改善循环，但是制备工艺复杂，成本较高。除此之外，金属氧化物也可以被用做负极材料。

MoO₃和MoO₂都可以作为锂离子电池的负极材料。MoO₃有较高的理论比容量(1117mAh/g)，但是电子电导率低，MoO₂理论比容量较低(837mAh/g)，但是电子电导率高。此外钼源在分解过程中，常会不完全氧化，生成MoO₃/MoO₂复合相(Y.S.Jung et al.Electrochemical reactivity of ball-milled MoO3-y as anode materials for lithium-ion batteries.Journal of Power Sources 188(2009)286–291)。但单纯的将两者复合，不能改善MoO₃电极材料本身电子电导率低的缺点。为解决上述问题，文献中一般采用MoO₃与碳负极材料复合的方法来改善电子电导率。如Yang采用石墨与MoO₃材料复合，首次可逆容量达到385mAh/g，超过了石墨本身的理论容量(L.C.Yang et al.Graphite@MoO3composite as anode material for lithium ion battery in propylene carbonate-based electrolyte Journal of Alloys and Compounds 501(2010)218–220)。Liu采用石墨烯与MoO₃材料复合，在电流密度为50mA/g条件下，首次可逆容量达到977.7mAh/g(C.-L.Liu et al.In situ synthesis ofα-MoO₃/graphene composites as anode materials for lithium ion battery.Materials Chemistry and Physics 143(2014)1111-1118)。M.F.Hassan采用碳包覆的MoO₃纳米带，在0.1C下容量达到1064mAh/g(M.F.Hassan et al.Carbon-coated MoO₃nanobelts as anode materials for lithium-ion batteries.Journal of Power Sources 195(2010)2372–2376)。Feng采用静电纺丝法制备了纳米MoO₃/C复合电极，在电流密度为40mA/g条件下，循环100周后，可逆容量达到710mAh/g(C.Feng et al.Synthesis and electrochemical properties of MoO₃/Cnanocomposite.Electrochimica Acta 93(2013)101–106)。在公开号为CN 102569813 A和CN102931406 A的专利中，分别申请了MoO₃/C和MoO₂/C粉体技术的专利。