[发明专利]锰掺杂锂化三氧化钼正极材料的制备方法

说明书

本发明属于锂离子电池电极材料的制备技术领域，具体为锰掺杂锂化三氧化钼正极材料的制备方法，用以进一步提升三氧化钼正极材料的电化学性能。本发明锰掺杂锂化三氧化钼正极材料的化学组成是Li_xMn_yMoO_z，首先将金属Mo搅拌溶解在酸性、氧化性溶剂中，随后将可溶性锂源以及可溶性锰盐超声分散并溶解在该反应液中，水热反应后煅烧，所得产物为Li_xMn_yMoO_z。所得的锰掺杂锂化三氧化钼正极材料具有良好的电化学充放电行为，小电流充放电条件下放电容量超过250mAh/g，制备方法简单易行，成本低，具有高比容量和较好循环可逆性能，具有显著的实用价值和经济效益。

技术领域

本发明属于锂离子电池电极材料的制备技术领域，具体涉及锰掺杂锂化三氧化钼正极材料的制备方法。

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，并用来与其他的氧化物复合形成电极复合材料，应用于锂离子电池正极材料的研发。在室温下，分别将七钼酸铵(NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O和硫酸氧钒VOSO₄·nH₂O溶于水中制成溶液，然后将得到的溶液混合并转移到聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，在该溶液中用氮气吹扫1分钟以置换空气，然后在自生压力下于190℃加热48小时。过滤所得到的深灰色固体，用大量水洗涤，在80℃下干燥12小时。然后将干燥后的产物在草酸水溶液中、60℃下搅拌30分钟以除去无定形副产物。将固体分离出来，用水洗涤，并在80℃下干燥12小时。然后在空气中、400℃下，以10℃/分钟的加热速率煅烧2小时，以除去任何水和铵离子。将所得电池在3.9V至1.5V之间放电时，每个化学式单元可以有高达6个Li离子的电化学插入到产物框架中。再充电时，可以以最小的结构重排，提取所有的Li离子。

其次，钼元素还可以用来进行锂电池正极材料的修饰改性。例如，可以用钼的氧化物M oO₂掺杂改性LiFePO₄/C正极材料的电化学性能。首先，将所有原料，包括磷酸二氢铵(NH₄H₂PO₄)，草酸脱水铁(FeC₂O₄·2H₂O)，碳酸锂(Li₂CO₃)，钼酸铵((NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O)和葡萄糖(C₆H₁₂O₆)分散到乙醇中，然后球磨4小时。最初在85℃下干燥混合物，然后在350℃下加热6小时，最后在管式炉中在流动纯化的N₂气氛下以5℃/min的加热速率在700℃下煅烧24小时。然后在管式炉中冷却至室温，最终得到MoO₂掺杂改性的LiFePO₄/C正极材料。结果表明，MoO₂的存在提高了LiFePO₄正极材料的电化学性能，包括其在比容量、锂离子扩散和电荷转移电阻方面的性能。初始的充放电比容量和表观锂离子扩散系数增大，电荷转移电阻随MoO₂含量升高而降低，在MoO₂含量为5wt％左右时达到最优化。进一步证实了MoO₂的加入提高了电子电导率和锂离子的传输性能，并且最终提高了LiFePO₄正极材料的电化学性能。