[发明专利]一种钼酸锌的制备方法及钼酸锌在锂离子电池负极材料中的应用

说明书

技术领域

本发明属于电池材料制备领域，具体涉及一种钼酸锌的制备方法及钼酸 锌在锂离子电池负极材料中的应用。

背景技术

锂离子电池作为新兴的二次电池，已经广泛应用于各种便携式电子产品、 电动车和混合动力汽车及各种储能装置，上述应用领域的普及和发展对电池 能源的能量密度、使用寿命等诸多方面提出了更高的要求，改善和提高锂离 子电池性能的关键是选取充放电性能良好的正负极材料，其中负极材料是目 前的研究热点。

钼酸盐具有高比表面和表面能、多活性位点、高选择性，作为一种新型 的功能材料应用于社会的各个领域。迄今为止，已有MMoO₄(M＝Cu、Zn、 Ni、Fe、Mn、Ca和Co)和M₂MoO₄(M＝Li、Na、K)钼酸盐被研究开发作为锂 离子电池负极材料(①W.Xiao,J.S.Chen,C.Li,J.ChemistryofMaterials, 2010(22)746-754.②X.D.Liu,Y.M.Zhao,Y.Z.Dong,J.ElectrchimicaActa, 2015(154)94-101.③S.E.Moosavifard,J.Shamsi,M.Ayazpour.J.Ceramics International,2014(9)1-7.④D.Guo,Y.Z.Luo,X.Z.Yu,J.NanoEnergy,2014 (8)174-182.⑤ChristieT.Cherian,M.V.Reddy,SowChorngHaur,J.ACS AppliedMaterials&Interfaces,2013(5)918-923.⑥S.Kim,S.Ogura,H.Ikuta, J.ChemistryLetters,2010(30)760-761.⑦G.K.Veerasubramani,K. Krishnamoorthy,R.Sivaprakasam,J.MaterialsChemistryandPhysics,2014(147) 836-842.⑧X.D.Liu,Y.C.Lyu,Z.H.Zhang,J.Nanoscale,2014(6) 13660-13667.)。

钼酸锌的白钨矿晶体结构中，Mo⁶⁺位于氧四面体中心，形成MoO₄^2-阴 离子络合物，Zn有八个近邻氧配体，形成一个畸变的立方体。而钨锰铁矿结 构的钼酸锌，MoO₄呈现扭曲的配位八面体，这种异质离子替换能够在多相 金属表面形成多价态，可以降低电子传输势垒，进而提高电子导电性。另外 不同于其他多组分过渡金属氧化物，钼酸锌负极材料可以利用两种不同的电 化学反应机理，除了钼元素与锂之间的转化机理外，锌可以与锂进行合金化 反应，这两种反应在电化学储锂中可以共存，且它们之间存在着协同效应， 可以共同促进电池性能的提高。另外，我国的钼资源产量居世界第二位，利 用这样的资源优势，开发研究钼酸锌锂离子电池负极材料，具有十分重要的 意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有首次充放电效率高、比容量高以及循环 性能好的钼酸锌的制备方法及钼酸锌在锂离子电池负极材料中的应用。

为达到上述目的，本发明钼酸锌的制备方法包括以下步骤：

(1)首先将钼酸盐和锌盐分别分散到水中，使钼酸盐溶液和锌盐溶液的 摩尔比为1:7～1:9；

(2)搅拌条件下，将钼酸盐溶液逐滴加入锌盐溶液中，至钼酸盐溶液完 全加入后，再继续搅拌10min；

(3)将钼酸盐和锌盐的混合溶液转移至高压釜中，然后密封高压釜并将 其置于均相反应仪中，反应结束后将高压釜取出冷却至室温；

(4)将反应釜中溶液转移至离心管，用高速离心机进行分离，并分别用 蒸馏水和无水乙醇洗涤；

(5)收集粉体，放置于烘箱中干燥，得到钼酸锌。

所述的钼酸盐为钼酸铵或钼酸钠，锌盐为硝酸锌或氯化锌。

所述的滴加速度为1～3mL/min。

所述的高压釜为带有聚四氟乙烯内衬的高压釜。

所述的均相反应仪的反应温度为150℃～180℃，反应时间2～10h。

所述步骤(4)离心速度为8000～9000r/min；离心时间为10～15min；洗 涤时用无水乙醇和蒸馏水交替冲洗3～6次。