[发明专利]层状结构三氧化钼/聚苯胺复合电极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种层状结构三氧化钼/聚苯胺复合电极材料的制备方法，包括如下步骤：S1.三氧化钼与有机胺在醇溶剂中搅拌反应生成白色沉淀，经抽滤洗涤和减压干燥后得到有机胺插层的三氧化钼前驱体；S2.有机胺插层的三氧化钼前驱体与苯胺在有机酸溶剂中搅拌反应生成淡粉色沉淀，经抽滤洗涤和减压干燥后得到苯胺插层的三氧化钼化合物；S3.将苯胺插层的三氧化钼化合物在空气氛围中加热至100~150℃，升温速率0.5~5℃/min，保温处理72~120 h后缓慢冷却至室温，得到层状结构三氧化钼/聚苯胺复合电极材料。根据该方法制得的三氧化钼/聚苯胺复合电极材料解决了现有技术中三氧化钼负极材料导电性、循环性和倍率性差的问题。

技术领域

本发明涉及锂离子电池电极材料制备技术领域，具体来说，涉及一种层状结构三氧化钼/聚苯胺复合电极材料的制备方法及根据该方法制备得到的三氧化钼/聚苯胺复合电极材料。

背景技术

现有技术中商业上应用最广泛的锂离子电池负极材料是石墨，而石墨的实际比容量已达到360mAhg-1，十分接近于其理论容量372 mAhg-1。为了满足市场对高容量锂电池的需求，开发新型的可取代石墨的负极材料显得尤为重要。正交相三氧化钼(α-MoO3)被认为是一种很有希望作为锂离子电池负极的材料，不仅价格低廉、安全性能好，而且其独特的二维层状结构有利于锂离子在层间脱嵌，因此具有很高的理论容量(1117 mAhg-1)。然而，正交相三氧化钼存在导电性差、锂离子嵌入和脱出过程中体积效应大等缺点，导致电极材料首次不可逆容量高，以及容量衰减迅速，这些问题使其无法满足工业应用的要求。

为克服正交相三氧化钼的上述问题，人们研究并提出了多种改性方法和手段。其中，制备纳米结构三氧化钼和三氧化钼与导电高分子复合是两种主要的改性手段。

目前，纳米结构的三氧化钼有纳米片、纳米带、纳米线和纳米棒等。纳米结构的三氧化钼能够缩短离子和电子的传输距离，改善材料的循环性能和倍率性能。但随着充放电过程的进行，活性物质不断发生粉化和团聚，导致纳米结构被严重破坏，材料的循环性能变差。

三氧化钼与导电高分子复合可以有效提升电极材料的电化学性能。一方面，导电高分子本身的导电性提高了活性物质的电导率；另一方面，聚合分子链基体能够缓冲循环过程中三氧化钼因体积变化而产生的应力，抑制了材料的粉化。然而复合改性大多采用导电高分子表面包覆方式，只能改变电极材料的表面结构，改性效果有限。在文献Journal ofPower Sources, 2013, 226:107中，Wang等制备了表面聚合的MoO3/PEO电极材料，尽管相比于纯三氧化钼，该复合材料的电化学性能显著提升，但其仍然存在容量衰减迅速的缺点。在100 mAg-1电流密度下，循环20周后，MoO3/PEO负极的放电容量便从1260 mAhg-1迅速衰减到约600 mAhg-1。尽管导电聚合物与三氧化钼复合能够显著改善负极电化学性能，但这类复合电极的制备往往需要通过严格的工艺条件来控制聚合物在主体材料表面的包覆量以及无机主材与高分子体结合改性效果，影响了实际应用推广。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种层状结构三氧化钼/聚苯胺复合电极材料的制备方法，根据该方法制得的三氧化钼/聚苯胺复合电极材料解决了现有技术中三氧化钼负极材料导电性、循环性和倍率性差的问题。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种层状结构三氧化钼/聚苯胺复合电极材料，其以有机胺插层的三氧化钼有机/无机杂化化合物为前驱体，通过层状前驱体的热解制得

本发明的另一方面，提供一种层状结构三氧化钼/聚苯胺复合电极材料的制备方法，包括如下步骤：