[发明专利]一种制备磷化三钼作为锂-二氧化碳电池正极的方法

说明书

本发明属于新能源储能材料领域，涉及一种制备磷化三钼作为锂‑二氧化碳电池正极的方法。主旨在于提供具有高电催化性能的过渡金属基材料代替贵金属的一种方案，该方法首先将钼酸钠溶于硫酸溶液中，水热后抽滤得到三氧化钼，将干燥后的产物借助次磷酸钠在高温下磷化成为磷化三钼。本发明中的磷化三钼作为正极催化剂时，锂‑二氧化碳电池的充电电压在250mA/g的电流密度下低至2.91V，并在4.5V以下稳定循环40圈。

技术领域

本发明属于新能源储能材料领域，涉及一种制备磷化三钼作为锂-二氧化碳电池正极的方法。

技术背景

随着储能领域的不断发展，锂离子电池由于其较低的能量密度已经不足以满足人们的需求，而锂-空气气电池的能量密度明显高于锂离子电池同气体中其他金属气电池。此外，金属-氧气电池比同样的金属-其他气体电池有更高的能量密度，因此锂-氧气似乎是电池的选择，但金属气体电池要在空气中工作，仅在氧气中工作是不够的。Li₂CO₃是一种稳定的介电产物，不易分解。锂-二氧化碳电池可逆性的关键在于锂的分解。过高的充电电位不利于电池的循环稳定性，因此降低锂-二氧化碳电池的充电电压十分重要。

虽然贵金属基材料对分解碳酸锂有很好的催化效果，可以达到降低锂-二氧化碳电池充电电压的目的，但贵金属材料的价格往往较高，在保持电催化性能的同时需要寻找贵金属基的替代材料。一些具有稳定催化性能的过渡金属基材料引起了研究者的关注。值得一提的是，虽然贵金属是过渡金属的一部分，但与其他过渡金属不同的是，贵金属化学性质稳定，通常以单一物质的形式存在。除贵金属外，大多数过渡金属由于未满d轨道的存在而容易形成化合物。因此，过渡金属基材料有更大的潜力作为正极催化剂。

钼基磷化物还未被报道过用于锂-二氧化碳电池领域，本发明提供了一种制备磷化三钼作为锂-二氧化碳电池正极的方法，通过处理钼源化合物，磷化钼源氧化物前体得到磷化三钼，为相关过渡金属基磷化物作为储能电池催化剂提供了新的思路。

发明内容

本发明的目的是为了提供具有高电催化性能的过渡金属基材料代替贵金属的一种思路，制备磷化三钼作为锂-二氧化碳电池正极的方法。

本发明采取以下技术方案：

一种制备磷化三钼作为锂-二氧化碳电池正极的方法，包括以下步骤：

步骤a.在去离子水中按照一定比例加入浓酸配制酸溶液；

步骤b.将钼源化合物加入酸溶液中，并超声使酸溶液中的钼源化合物完全溶解，得到混合溶液；

步骤c.步骤b中的混合溶液倒入聚四氟乙烯内衬，用反应釜密封放入烘箱中进行加热；

步骤d.步骤c中烘箱的反应温度是200℃，反应时间为20h，得到白色的钼源氧化物沉淀；

步骤e.将步骤d中得到的钼源氧化物放在管式炉的管式炉的下游，磷源化合物放在管式炉的上游，其中钼源氧化物和磷源化合物的摩尔比为1∶40，在还原性气体和惰性气体的氛围下进行加热，加热温度为850℃，反应时间为1-4h，得到磷化三钼。

步骤f.取磷化三钼与粘结剂以质量比9∶1混合于研磨钵中，均匀研磨30分钟使组分充分混合，均匀涂抹在碳材料基底上作为锂-二氧化碳电池正极。

步骤g.将步骤f中的正极装配成扣式电池，按照负极壳、弹片、垫片、锂片、隔膜、正极材料、不锈钢网和正极壳的顺序将材料堆叠，用手动液压纽扣电池封口机封口得到扣式电池。

所述步骤a中去离子水与浓酸的比例为体积比5∶1，浓酸为浓硝酸、浓硫酸或者浓硝酸；

所述步骤b中的钼源化合物为钼酸铵或钼酸钠。

所述步骤d中的钼源氧化物为三氧化钼。