[发明专利]一种锂离子电池负极用核壳结构的钼氧化物材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池负极用核壳结构的钼氧化物材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高，电压平台高，循环寿命长，环境友好等特点而广泛应用于消费类电子和动力电池领域。目前商业化的锂离子电池体系主要是石墨类碳负极材料，但其理论比容量仅为372mAh/g，开发新型负极材料已成当务之急。

金属钼的两种氧化物MoO₃和MoO₂都可以作为锂离子电池的负极材料。MoO₃ 有较高的理论比容量（1117mAh/g），但在实际的使用过程中会由于电子电导率差，会导致实际比容量低且循环稳定性差。通常做法都是将MoO₃与碳材料复合来改善材料的电子导电性（孙永明. 钼基氧化物锂离子电池负极材料研究进展. 科学通报 58（2013）3254-3273）。MoO₂具有畸变的金红石结构，具有高导电性，高熔点，高密度（6.5g/cm³）和高化学稳定性。此外，MoO₂理论比容量可达到838mAh/g。因此将两种钼氧化物复合，可达到协同作用。例如钼源在分解过程中，钼会不完全氧化，生成MoO₃/MoO₂复合相(Y.S. Jung et al. Electrochemical reactivity of ball-milled MoO3−y as anode materials for lithium-ion batteries. Journal of Power Sources 188(2009)286–291)。文献中MoO₃−y与MoO₃首次放电容量都超过1100mAh/g（0-3Vvs.Li/Li+），但是MoO₃−y复合材料的循环性能更加优异，35周循环后容量保持率在64.4%，而对比样循环10周后只有27.6%。在公开号为CN105140478A申请了MoO₃-H_0.4MoO₃核壳结构的纳米带制备方法。

单纯的机械复合，MoO₃电极材料的电子传导路径仍较少。本发明采用气相热处理还原工艺，将MoO₃电极材料表面还原成MoO₂，制得一种均一的核壳结构，可以极大增加MoO₃的电子传导路径，降低电子传导极化现象。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术，提供一种锂离子电池负极用核壳结构的钼氧化物材料及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种锂离子电池负极用核壳结构的钼氧化物材料，其特征在于，该钼氧化物材料由MoO₃核和包覆在核表面的MoO₂壳组成，所述MoO₂壳层的厚度为1-500nm。

一种锂离子电池负极用核壳结构的钼氧化物材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将MoO₃与还原诱导剂混合，搅拌，60℃下烘干得粉体；

（2）将粉体在还原性气氛中进行热处理，热处理温度为400-800℃，时间为0.5-3h，得到MoO₂壳层厚度为1-500nm的核壳结构的钼氧化物材料。

进一步方案，所述还原诱导剂为石墨，聚乙二醇，柠檬酸，甘氨酸，维生素C的一种或多种，加入量为MoO₃核质量的0.1-3wt%。

进一步方案，所述还原性气氛为N₂，H₂，Ar，CH₄的至少一种。

进一步方案，所述MoO₃的粒径为0.05-20μm。

本发明的有益效果：

（1）本发明采用气相热处理还原法制备钼氧化物核壳结构，该方法简单，成本低，易于规模化生产。

（2）本发明核壳结构在气相中还原，对MoO₃核的形貌要求低，普适性强，壳结构厚度可控，均一性好。

（3）本发明具有较高电子电导的MoO₂壳结构可以改善MoO₃电子电导不足的问题，降低电极材料的极化现象。

附图说明