[发明专利]一种聚阴离子掺杂锂化三氧化钼正极材料的制备方法

说明书

本发明涉及锂离子电池电极材料的制备技术领域，具体涉及一种聚阴离子掺杂锂化三氧化钼正极材料的制备方法。本发明一方面采用硅或磷的可溶性化合物掺杂锂化的三氧化钼正极材料，具有低成本、无毒、环境友好等优点，与三氧化钼材料复合后，因其聚阴离子结构较高的结构稳定性，可以提升三氧化钼材料的结构稳定性，缓解三氧化钼在充放电过程中的体积变化，从而有利于提升材料的循环稳定性；另一方面通过在合成过程中引入锂源，提升三氧化钼材料体系的导电性能，从而有利于材料充放电倍率性能的提升，同时还可以提升三氧化钼材料的结构稳定性。本发明从材料的结构稳定性和导电性能两方面出发，提升了材料充放电循环稳定性和倍率性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池电极材料的制备技术领域，具体涉及一种聚阴离子掺杂锂化三氧化钼正极材料的制备方法。

背景技术

钼元素在锂电池正负极材料的制备和修饰改性方面的应用广泛。首先，三氧化钼本身就可以用作正极材料。将MoO₃块体粉末(99.5％)与异丙醇混合形成浓度为5wt％的悬浊液。在自制研磨机中通过机械珠磨不同的时间长度。搅拌器由三个安装在驱动轴上的多孔盘组成。大约60％的容器装有微型珠(氧化锆珠；尺寸：100mm；密度：约5.95g/cm³)。剩余的体积内含有需要研磨的颗粒分散液。使用中心旋转搅拌器强烈搅拌珠子和悬浮液，转速一般在1000-3000rpm的转速范围内(转子的圆周速度固定在2000rpm)。所得到的深蓝色分散液没有任何氧化锆珠的污染，因为这些珠子是高密度的，并且在研磨之后非常迅速地沉淀到容器的底部。通过一步机械断裂的分解过程来控制长度为0.5-1.5μm，宽度约100-200nm。即，可以通过研磨时间来粗略控制所合成纳米棒的尺寸，这些纳米棒的电化学性能则优于块体材料。

其次，钼元素还可以用来进行锂电池正极材料的修饰改性。例如，可以用Mo元素掺杂改性Li[Li_0.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13]O₂材料的电化学性能。先将化学计量比的Mn(Ac)₂、Ni(Ac)₂和Co(Ac)₂的溶解、混合、加热，再加入LiOH调节pH至8，超声波共沉淀后，将所得产物过滤、洗涤并在120℃干燥过夜，得到Li[Li_0.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13]O₂材料的前驱体。将Li[Li_0.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13]O₂材料的前驱体与七钼酸铵(NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O混合，然后研磨，制成芯块，并在500℃下预煅烧15个小时，最后通过在900℃下煅烧3个小时，然后使它们冷却到室温，即可获得的钼元素掺杂的正极材料Li[Li_0.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13]O₂。所得产物在2.0–4.8V压力范围内，20mA/g时的放电容量为296.8mAh/g。掺杂使得产物的晶格增大，结构有序度提升。相应的EIS结果表明，掺杂后的产物更容易获得和失去电子，因此有利于电极材料的电化学性能的提升。