[发明专利]一种泡沫镍负载纳米棒状钼酸钴及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种泡沫镍负载纳米棒状钼酸钴及其制备方法和应用。该泡沫镍负载纳米棒状钼酸钴的制备方法包括：泡沫镍的清洗步骤；反应溶液的制备步骤：将钼酸盐和钴盐分别溶于水中，搅拌溶解后，得到钼酸盐溶液和钴盐溶液；然后将钼酸盐溶液滴加到钴盐溶液中，持续搅拌，得到混合均匀的反应液；水热处理步骤；以及水热产物的处理步骤。本发明采用水热合成的方法，在泡沫镍表面生长纳米棒状钼酸钴，有效地提高了钼酸钴的导电性；均一的纳米棒状结构缩短了锂离子的嵌入距离；该材料用于锂离子电池负极材料，可有效提高其导电性和倍率性能等；另外，本发明具有制备工艺简单、操作方便、重现性能好等优点。

技术领域

本发明涉及一种泡沫镍负载纳米棒状钼酸钴及其制备方法和应用，属于无机材料合成领域及其在电化学领域中的应用。

背景技术

过渡金属氧化物作为锂离子电池的负极材料，以其高的理论容量和能量密度、优异的循环寿命和倍率性能、丰富的矿产资源和简易的制备工艺等，有望取代传统的碳基负极材料。然而在充放电过程中，伴随着锂离子的插入和脱嵌、合金和去合金化、氧化和还原反应等，不可避免的对其结构造成破坏，出现结构的坍塌和活性物质的粉末化等，导致电池的内阻增大、容量衰减和循环寿命降低等不良影响。

采用导电基质做载体生长纳米结构的二元或多元过渡金属氧化物。特殊的组合结构和纳米尺寸能够多方面改善过渡金属氧化物的电化学性能。(1)采用导电基质做载体，可以增强过渡金属氧化物的导电性，不需再添加任何导电剂；(2)二元或多元过渡金属氧化物。一方面，由于协同效应，在储锂的过程中各过渡金属元素有不同的膨胀系数可以缓解结构的膨胀；另一方面，二元或多元过渡金属氧化物非传统意义上的简单氧化物的混合，其复杂的化学结构能够与更多的锂发生合金化反应，提高容量；另外二元或多元过渡金属氧化物表现出较单一氧化物更高的导电性；(3)纳米结构，高的比表面积，可以提高活性物质与电解质的接触面积，提供更多的活性位点，同时也可以缩短锂离子的嵌入/脱出距离，提高电化学性能等。

最近Wang Yu等(“Porous Iron Cobaltate Nanoneedles Array on Nickel Foamas Anode Materials for Lithium-ion Batteries with Enhanced ElectrochemicalPerformance”，ACS Appl.Mater.Interfaces,2016,8(2),pp 1351–1359)，采用水热-热退火两步法成功制备了泡沫镍负载纳米针结构的钴酸亚铁，经测试：在0.01-3V，100mA/g的电流密度下，有1962mAh·g^-1的可逆比容量(库伦效率92-95％)；在2000mA/g的电流密度下，有875mAh g^-1的放电比容量，表现出优异的倍率性能。钼酸钴是钼酸盐中潜力较大的一种锂离子电池负极材料，检索文献可知：泡沫镍负载钼酸钴作为锂离子电池负极材料的报道尚未公布，目前都是作为超级电容器的正极材料在报道，如：GK Veerasubramani,Improvedelectrochemical performances of binder-free CoMoO 4 nanoplate arrays@Ni foamelectrode using redox additive electrolyte，Journal of Power Sources,2016,306:378-386.，Z Zhang等,Formation of hierarchical CoMoO4@MnO2 core–shell nanosheetarrays on nickel foam with markedly enhanced pseudocapacitive properties，Journal of Power Sources,2015,296:162-168.，以及中国专利CN 104752071 A。在本专利中，我们首次采用水热合成的方法成功制备了泡沫镍负载纳米棒状钼酸钴，并用于锂离子电池负极材料。

发明内容

本发明提供一种泡沫镍负载纳米棒状钼酸钴，同时本发明还提供上述泡沫镍负载纳米棒状钼酸钴的制备方法和应用。