[发明专利]晶面择优生长的单晶MoO3锂离子电池正极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，涉及一种晶面择优生长的单晶MoO₃锂电离子电池正极材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池由于其容量高、能量密度大、使用安全等优势，已被广泛应用于便捷式电子设备、航天、军工等领域。在锂离子电池的组成中，电极材料占据了相当重要的位置，所以大量的研究者都对电极材料做了深入研究，并取得了一定的成果。

MoO₃是过渡族金属氧化物中研究较广的金属氧化物，它具有多重化学价态，热稳定性和化学稳定性强。一般来说，MoO₃具有三种不同的晶型：正交α相MoO₃, 单斜β相MoO₃和六方h相MoO₃。其中，α-MoO₃由于其良好的热稳定性和独特的层状结构被广泛应用于锂离子电池。因为这种稳定的层状结构为锂离子的嵌入和脱嵌提供了有利的条件。MoO₃作为锂离子电池电极正极材料，其理论比容量高达670mAh/g。但是，MoO₃作为锂电电极材料仍存在低的离子电导率和电子电导率的问题，从而导致其高倍率充放电性能不佳。另外，由于在循环过程中锂离子的嵌入与脱出造成较大的体积膨胀从而导致了其容量的快速衰减。所以大量的研究都致力于提高其倍率性和改善其循环稳定性。Mai等人通过水热法制备了锂化的MoO₃纳米片，15次循环之后容量保持率为92%，而未锂化的MoO₃容量保持率仅为60%(L.Q. Mai, B. Hu, W. Chen, Y.Y. Qi, C.S. Lao, R.S. Yang, Y. Dai, Z.L. Wang, Lithiated MoO₃ Nanobelts with Greatly Improved Performance for Lithium Batteries, Advanced Materials, 19 (2007) 3712-3716)。Varishetty Madhu Mohan用水热法制备了MoO₃/聚苯胺纳米片复合材料，首圈放电比容量为228 mAhg^-1，而且25圈循环后容量只剩余171 mAhg^-1(V.M. Mohan, W. Chen, K. Murakami, Synthesis, structure and electrochemical properties of polyaniline/MoO₃ nanobelt composite for lithium battery, Materials Research Bulletin, 48 (2013) 603-608)。Reddeppa Nadimicherla等人用PVP作为表面活性剂，Mo粉和H₂O₂水热制备了MoO₃纳米片，50次循环之后有56.3%的容量保持率(Reddeppa Nadimicherla, Yueli Liu, Keqiang Chen, Wen Chen.Electrochemical performance of newα-MoO₃ nanobelt cathodematerials for rechargeable Li-ion batteries.Solid State Sciences, 34 (2014) 43-48)。