一种用于锂离子电池负极材料的二氧化钼纳米颗粒及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种用于锂离子电池负极材料的二氧化钼纳米颗粒及其制备方法，先将还原性糖溶液和钼源溶液混合均匀，得到混合溶液A，混合溶液A中还原性糖和钼源的摩尔比为(1～4):1；然后向混合溶液A中加入占混合溶液A体积1％～5％的表面活性剂溶液，混合均匀得到混合溶液B；调节混合溶液B的pH值在1～4，在180～220℃进行均相水热反应；均相水热反应结束后冷却至室温，分离出产物并洗涤干燥，得到用于锂离子电池负极材料的二氧化钼纳米颗粒。本发明专利技术通过水热法所合成的MoO

Two molybdenum oxide nano particle used for negative pole material of lithium ion battery and preparation method thereof

The invention relates to a method for two molybdenum oxide nanoparticles and preparation method of cathode material of lithium ion battery, the first reduction of mixed sugar solution and molybdenum source solution uniformly, mixed A solution and mixed solution of A molar ratio of reducing sugar and molybdenum source for (1 ~ 4): 1; and then added the mixed solution of A volume 1% ~ 5% surfactant solution to the mixed solution of A, mixed uniformly to obtain a mixed solution of B and B mixed solution; adjusting pH value from 1 to 4, in 180 to 220 DEG C for homogeneous hydrothermal reaction; the end of homogeneous hydrothermal reaction after cooling to room temperature, separating the product and washing and drying for two molybdenum oxide nanoparticles as anode materials for lithium ion batteries. The present invention combines MoO synthesized by hydrothermal method

【技术实现步骤摘要】
一种用于锂离子电池负极材料的二氧化钼纳米颗粒及其制备方法
本专利技术属于纳米材料制备
，具体涉及一种用于锂离子电池负极材料的二氧化钼纳米颗粒及其制备方法。
技术介绍
随着时代的不断前进和科技的不断发展，锂离子电池作为一种新型能源逐渐取代了传统能源的地位成为人类密不可分的一部分，被广泛应用于便携式电子产品、电动交通工具、大型动力电源以及二次充电及储能领域[YingSun,WeiWang,JinwenQin,etal.Oxygenvacancy-richmesoporousW18O49nanobeltswithultrahighinitialCoulombicefficiencytowardhigh-performancelithiumstorage[J].ElectrochimicaActa,2016,187:329-339.]。石墨作为一种商业化的锂离子电池负极材料，其理论容量只有372mAh/g，极大了限制了其在锂离子电池方面的应用。为了满足人类自身日益增加的需求，人们开始研究能取代石墨的锂离子电池负极材料[HaoLi,MingLiang,WeiweiSun,etal.Bimetal-OrganicFramework:One-StepHomogenousFormationanditsDerivedMesoporousTernaryMetalOxideNanorodforHigh-Capacity,High-Rate,andLongCycle-LifeLithiumStorage[J].AdvancedFunctionalMaterials,2016,26:1098-1103.]。二氧化钼(MoO2)作为一种过渡金属氧化物，具有金属导电性。此外，其作为锂离子电池负极材料时，理论容量高达838mAh/g，明显高于石墨的理论容量。在锂离子嵌入的过程中，与相转变有关的体积变化较小，可用于锂离子电池负极材料[JianfengHuang,ZhanweiXu,LiyunCao,etal.TailoringMoO2/GrapheneOxideNanostructuresforStable,High-DensitySodium-IonBatteryAnodes[J].AdvancedFunctionalMaterials,2016,26:1098-1103.]，但是其在锂离子嵌入/脱出的过程中存在较大的体积扩展，从而造成活性物质颗粒的粉化、破裂，使活性材料从电极上脱落，导致较大的不可逆的容量损失。目前，有两个方法可以解决这个问题，其一是制备纳米化的活性材料，增大材料的比表面积，减小电荷扩散路径。其二是与碳材料进行复合，这样不仅阻止活性物质的脱落，而且形成的碳包覆层可以提高材料的导电性；但是提高的容量不大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种用于锂离子电池负极材料的二氧化钼纳米颗粒及其制备方法，提高二氧化钼作为锂离子电池负极材料时的循环稳定性。为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：包括以下步骤：(1)将还原性糖溶液和钼源溶液混合均匀，得到混合溶液A，混合溶液A中还原性糖和钼源的摩尔比为(1～4):1；然后向混合溶液A中加入占混合溶液A体积1％～5％的表面活性剂溶液，混合均匀得到混合溶液B；(2)调节混合溶液B的pH值在1～4，得到混合溶液C；(3)将混合溶液C在180～220℃进行均相水热反应；(4)均相水热反应结束后冷却至室温，分离出产物并洗涤干燥，得到用于锂离子电池负极材料的二氧化钼纳米颗粒。进一步地，步骤(1)中还原性糖溶液的浓度为0.5～1mol/L，钼源溶液的浓度为0.5～1mol/L，表面活性剂溶液的浓度为0.01～0.03mol/L。进一步地，步骤(1)中还原性糖采用C6H12O6·H2O。进一步地，步骤(1)中钼源采用Na2WO4·2H2O，表面活性剂采用壬基酚聚氧乙烯醚。进一步地，步骤(1)中均是通过在25～30℃下搅拌10～15min混合均匀。进一步地，步骤(2)中采用2～3mol/L的HCl溶液调节pH值。进一步地，步骤(3)中混合溶液C倒入聚四氟乙烯内衬高压水热反应釜中，体积填充比在40％～70％，然后将聚四氟乙烯内衬高压水热反应釜密封，放入均相水热反应仪中进行均相水热反应。进一步地，步骤(3)中均相水热反应的时间18～25h。进一步地，步骤(4)中的干燥是在60～80℃真空烘箱干燥10～15h。一种利用如上所述制备方法制得的用于锂离子电池负极材料的二氧化钼纳米颗粒，该二氧化钼纳米颗粒为单斜相MoO2，粒径在10～50nm；在100mA/g的电流密度下循环500次容量在610～650mAh/g。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术通过还原性糖将钼源还原，通过水热法提供了一种MoO2纳米颗粒的制备方法，该MoO2纳米颗粒具有金属导电性，室温下电阻率很小，能够用于锂离子电池负极材料，本专利技术方法制得的产物结晶性能好，尺寸属于纳米级别，具有优异的物理化学性能；制备简单，成本较低，有利于大规模制备。本专利技术所合成的MoO2纳米颗粒粒径小，缩短了循环过程中的锂离子扩散路径，减小了循环过程中的体积效应，从而使得倍率性能与循环稳定性得到提高。本专利技术所合成的MoO2纳米颗粒粒径在10～50nm，用作锂离子电池负极材料时，具有循环稳定性好，使用寿命长，比容量大等优点。其在100mA/g的电流密度下循环500次，容量高达650mAh/g。附图说明图1为本专利技术实施例1制备的MoO2的XRD图谱。图2为本专利技术实施例1制备的纳米颗粒状MoO2在50k放大倍数下的SEM照片。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细说明。1)配制0.5～1M的C6H12O6·H2O蒸馏水溶液，0.5～1M的Na2MoO4·2H2O蒸馏水溶液以及0.01～0.03M的壬基酚聚氧乙烯醚蒸馏水溶液。2)将上述溶液按体积比C6H12O6·H2O:Na2MoO4·2H2O＝(1～4):1的比例混合，在25～30℃下搅拌10～15min。然后向所得溶液中加入体积比为1％～5％的壬基酚聚氧乙烯醚蒸馏水溶液，在25～30℃下搅拌10～15min。3)用浓度为2～3M的HCl溶液调节上述混合溶液的pH＝1～4。4)将混合均匀的溶液倒入聚四氟乙烯内衬高压水热反应釜中，保持体积填充比在40％～70％。5)将密封好的反应釜放入均相水热反应仪中，设置温度参数为180～220℃，反应时间为18～25h。6)反应结束后冷却至室温，将最终反应物离心分离后，分别用去离子水和无水乙醇各洗涤3次。将离心、洗涤后的粉体物质放入60～80℃真空烘箱干燥10～15h，即获得最终产物。实施例11)配制0.5M的C6H12O6·H2O蒸馏水溶液，0.5M的Na2MoO4·2H2O蒸馏水溶液以及0.01M的壬基酚聚氧乙烯醚蒸馏水溶液。2)将上述溶液按体积比C6H12O6·H2O:Na2MoO4·2H2O＝2:1的比例混合，在30℃下搅拌10min。然后向所得溶液中加入体积比为1％的壬基酚聚氧乙烯醚蒸馏水溶液，在30下搅拌10min。3)用浓度为2M的HCl溶液调节上述混合溶液的pH＝1。4)将混合均匀的溶液倒入聚四氟乙烯内衬高压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于锂离子电池负极材料的二氧化钼纳米颗粒的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)将还原性糖溶液和钼源溶液混合均匀，得到混合溶液A，混合溶液A中还原性糖和钼源的摩尔比为(1～4):1；然后向混合溶液A中加入占混合溶液A体积1％～5％的表面活性剂溶液，混合均匀得到混合溶液B；(2)调节混合溶液B的pH值在1～4，得到混合溶液C；(3)将混合溶液C在180～220℃进行均相水热反应；(4)均相水热反应结束后冷却至室温，分离出产物并洗涤干燥，得到用于锂离子电池负极材料的二氧化钼纳米颗粒。

【技术特征摘要】
1.一种用于锂离子电池负极材料的二氧化钼纳米颗粒的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)将还原性糖溶液和钼源溶液混合均匀，得到混合溶液A，混合溶液A中还原性糖和钼源的摩尔比为(1～4):1；然后向混合溶液A中加入占混合溶液A体积1％～5％的表面活性剂溶液，混合均匀得到混合溶液B；(2)调节混合溶液B的pH值在1～4，得到混合溶液C；(3)将混合溶液C在180～220℃进行均相水热反应；(4)均相水热反应结束后冷却至室温，分离出产物并洗涤干燥，得到用于锂离子电池负极材料的二氧化钼纳米颗粒。2.根据权利要求1所述的一种用于锂离子电池负极材料的二氧化钼纳米颗粒的制备方法，其特征在于：步骤(1)中还原性糖溶液的浓度为0.5～1mol/L，钼源溶液的浓度为0.5～1mol/L，表面活性剂溶液的浓度为0.01～0.03mol/L。3.根据权利要求1所述的一种用于锂离子电池负极材料的二氧化钼纳米颗粒的制备方法，其特征在于：步骤(1)中还原性糖采用C6H12O6·H2O。4.根据权利要求1所述的一种用于锂离子电池负极材料的二氧化钼纳米颗粒的制备方法，其特征在于：步骤(1)中钼源采用Na2WO4·2H2O，表面活性剂采用壬基酚聚氧乙烯醚。5.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹丽云，李妍，黄剑锋，冯亮亮，李嘉胤，吴建鹏，赵肖肖，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61