[发明专利]一种镍掺杂的锂化三氧化钼正极材料的制备方法

说明书

本发明涉及锂离子电池电极材料的制备技术领域，具体涉及一种镍掺杂的锂化三氧化钼正极材料的制备方法，用于锂离子电池。本发明在制备锂化三氧化钼的过程中加入镍源和锂源，即三氧化钼材料合成的同时实现三氧化钼的锂化和镍掺杂，镍掺杂可以扩大晶格体积，改善表面形态，提高相纯度；在合成过程中引入锂源，提升三氧化钼材料体系的导电性能，从而有利于材料充放电倍率性能的提升，同时还可以提升三氧化钼材料的结构稳定性。这些都对提高电子电导率和锂离子迁移率有显着的帮助，且可以稳定三氧化钼晶体的晶格。本发明提供的镍掺杂锂化三氧化钼技术，为高性能商业化锂离子电池正极材料的制备提供了一个新的途径。

技术领域

本发明涉及锂离子电池电极材料的制备技术领域，具体涉及一种镍掺杂的锂化三氧化钼正极材料的制备方法，用于锂离子电池。

背景技术

钼元素在锂电池正负极材料的制备和修饰改性方面的应用广泛。首先，三氧化钼本身就可以用作正极材料。例如，将钼粉缓慢溶解在30的双氧水中，直到观察到透明的橙色过氧钼酸溶胶，然后将聚乙烯吡咯烷酮加入其中形成混合溶胶。在180℃、高压釜中水热反应两天后，冷却、过滤、沉淀，然后用去离子水冲洗三次，然后将样品在80℃持续干燥12小时，即可得到α-MoO₃纳米线。扫描电子显微镜观察结果表明，所得产物的长度在1至5μm，宽度在50至150nm。研究表明，PVP对MoO₃纳米结构的插入修饰，可以有效屏蔽MoO₃纳米结构与锂离子之间的静电相互作用，从而那个提升MoO₃纳米线作为正极材料时的电化学性能。

其次，钼元素还可以用来进行正极材料的修饰改性。例如，可以用Mo元素掺杂改性Li₂MnSiO₄/C复合材料的性能。将CH₃COOLi·2H₂O、(CH₃COO)₂Mn·4H₂O和一定量的(NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O强烈搅拌溶解在去离子水中，然后向该混合液中加入一定量的柠檬酸。最后将正硅酸四乙酯的乙醇溶液逐滴加入反应液中，即可形成凝胶。在120℃反应12h。在H₂/Ar混合气氛中，所得粉末缓慢加热至700℃并且保持在700℃煅烧10h，即可得到Mo元素掺杂改性Li₂MnSiO₄/C。研究结果表明，产物的尺寸可以被很好地限制在100nm范围内，产物的导电性能和容量都比不改性的Li₂MnSiO₄/C有所提升。

此外，氧化钼还可以被用于合成锂离子电池的负极材料。例如，MoO₂材料已被用于负极材料的制备于性能研究中。将MoO₃纳米棒超声分散在硫酸溶液中，并将该溶液搅拌冷却至0℃，得到悬浊液A。将苯胺的硫酸溶液和过硫酸铵的硫酸溶液混合后，冷却至0℃，并将其于上述悬浊液A在0℃混合搅拌6小时。将所得产物水洗、乙醇洗并在40℃干燥一天后，置于550℃氩气氛中煅烧，即可得到MoO₂的碳复合材料。电化学研究结果表明，所得MoO₂的碳复合材料展现出较高的可逆容量，优良的倍率性能，并能够在高倍率情况下展现出较好的循环稳定性。

近年来，三氧化钼已被用于锂电池正极材料的制备和应用中，其较高的理论比容量和较高的理论能量密度使其成为潜在的高能量密度锂电池材料。然而，三氧化钼材料也存在许多问题。例如，三氧化钼在充放电过程中的体积变化较大，不利于锂离子的嵌入和脱嵌过程中材料结构的稳定和完整，这样会促使钼元素加速溶解在电解液中，不利于材料循环性能的提升。此外，三氧化钼是一种过渡金属氧化物，其导电性能较差，而导电性能对于材料的倍率性能起到非常重要的作用。

发明内容