一种MoO制造技术

本发明专利技术提供一种MoO

【技术实现步骤摘要】
一种MoO3掺杂改性SnO2@C负极复合材料及其制备方法应用
本专利技术属于电化学
，具体涉及一种MoO3掺杂改性SnO2@C负极复合材料及其制备方法应用。
技术介绍
在社会飞速发展的今天，能源危机与环境问题成为了众多研究者关注的焦点，寻找一种环境友好的新型储能设备也越来越受到人们的重视。采用大规模储能技术，有利于促进可再生能源发展，缓解用电供需矛盾。电池储能作为电能存储方式的一个重要分支，以其具有配置灵活、响应速度快、不受地理资源等外部条件限制等优点，已成为主流的储能方式。在电池储能中，锂离子电池作为一种新型能源的典型代表，有十分明显的优势，凭借其能量密度高、自放电小、能量转换效率高、循环寿命长等优势，成为目前综合性能最好、应用最广的二次电池储能技术。负极材料是锂离子电池发展的关键材料，对锂离子电池性能的提高起着至关重要的作用。锂离子电池由于高的能量密度、快速充放电性能、良好的循环寿命、可靠的安全性等特性，在国防、电动汽车和电子器件等领域展示了较好的应用前景，被誉为21世纪最有开发应用价值的理想电源。锂离子电池出现给新能源持续利用带来了希望，由于其具有输出电池电压，能量密度高，无记忆效应，循环寿命长，自放电小，安全性能好等多方面优势。金属锡及其氧化物具有相当高的理论比容量，另外金属锡的脱嵌锂电位在0.5V左右，因此金属锡是一种非常理想的锂离子电池负极材料。但是由于锡的金属间氧化物在充放电过程中体积发生膨胀，使得其作为锂离子电池负极材料时，循环性能和倍率性能受到了很大的影响。为了解决这一缺点，研究者采用了非常多的方法来提高其电化学性能，材料纳米化、各种纳米结构的设计以及各种复合材料的构建使得金属锡负极的电化学性能得到了很大的提高。二氧化锡(SnO2)作为一种典型的锡金属氧化物，这些年来，因为其独特的电学和化学性能受到了研究者们的广泛关注。近年来，二氧化锡作为锂离子电池负极材料研究也引起了研究者们的兴趣。二氧化锡作为锂离子电池负极材料，具有783mAhg-1的理论比容量，但是由于SnO2体积容易发生膨胀，而且颗粒容易聚集，在循环过程中会失去良好的电连接和锂离子通路，最终导致循环过程中容量迅速下降。为了能够很好的解决这一问题，构建二氧化锡复合材料是一种非常有效的方法，因此二氧化锡与各种材料的复合材料相继被合成并应用于锂离子电池负极材料，且其电化学性能得到了很大的改善，如中国专利CN110336035A(公开日为2019年10月15日)提供了一种二氧化锡/氧化铝掺杂碳复合材料及其制备方法，在一定程度上解决了现有的锂离子电池负极材料存在严重的体积膨胀效应，提高了电性能，但仍有待提高。三氧化钼(MoO3)具有特殊的八面体层状结构，其中存在着充足的通道和空间，非常适合离子的流通和嵌入，因此受到了负极材料研究者们越来越多的关注。但是MoO3本身的低导电率和不可逆的结构变化阻碍了MoO3作为锂离子电池负极材料的实际应用，因此我们也同样需要对MoO3进行复合改性研究。因此，需要开发一种具有较高库伦效率、较好的循环稳定性以及较好的倍率性能的负极材料。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，克服现有技术中二氧化锡作为锂离子电池负极材料存在体积膨胀、循环稳定性差、库伦效率和倍率性能较差的缺陷，提供一种MoO3掺杂改性SnO2@C负极复合材料的制备方法。本专利技术提供的制备方法通过MoO3掺杂以及与石墨的复合制备得到MoO3掺杂改性SnO2@C负极复合材料，可有效改善SnO2的颗粒聚集和体积膨胀的问题，作为锂离子电池负极材料表现出良好的倍率性能和循环性能以及较高的库伦效率。本专利技术的另一目的在于提供一种MoO3掺杂改性SnO2@C负极复合材料。本专利技术的另一目的在于提供上述MoO3掺杂改性SnO2@C负极复合材料在锂离子电池中的应用。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种MoO3掺杂改性SnO2@C负极复合材料的制备方法，包括如下步骤：SnO2粉末和MoO3粉末球磨，然后加入石墨球磨，即得所述MoO3掺杂改性SnO2@C负极复合材料；其中，所述SnO2粉末、MoO3粉末和石墨的质量比为1:0.01～0.1:0.3～0.35。MoO3具有独特性的性能和特殊的层状结构，可以容纳大量电子和离子的流通和嵌入，可在一定程度上缓解SnO2的体积膨胀。但研究发现，SnO2和MoO3的复合材料的库伦效率、循环性能还不够理想。这主要是因为，SnO2和MoO3的复合材料在充放电过程中，SnO2和MoO3的混合物转化为Sn-Li2O-MoO3混合物，MoO3颗粒可以作为屏障阻止Sn颗粒的聚集和粗化，因此保证了较大的Sn-Li2O界面，有利于SnO2中氧空位的形成，可提高SnO2转化反应的可逆性，提升材料的库伦效率和循环性能；但该屏障作用需大量添加MoO3，MoO3导电率低，大量添加后又降低了材料的电化学性能。碳材料具有较佳的导电能力，本专利技术尝试选用碳材料进行复合。通过大量实验研究发现，选用常规的碳源(如糖炭、活性炭或炭黑等无定形碳)，虽然可以提高材料的导电性，但对SnO2体积膨胀的抑制作用不大，材料的循环稳定性、库伦效率以及倍率性能仍不佳；而选用定形的石墨时，不仅可以提高材料的导电性，还可以有效缓解在充放电过程中SnO2体积膨胀产生的压力，从而保证了负极复合材料的循环稳定性，提高材料的倍率性能；同时，还有助于SnO2较好的分散，在较少量(1～10％)MoO3掺杂的情况下，就具有较好的电化学性能。本专利技术通过球磨工艺制备得到的MoO3掺杂改性SnO2@C负极复合材料，MoO3和SnO2均匀地负载在石墨上，MoO3和石墨之间形成稳定化合键，在石墨的保护下也能很好地抑制体积膨胀，不会发生大量团聚，从而整体材料的结构非常稳定。将该材料用于锂离子电池中时，这种稳定的结构，使得锂离子电池在大倍率、长循环条件下，容量不易衰减；且在更长的循环条件下，还会出现容量回升。本专利技术提供的制备方法工艺简单，可操作性强，适用于大规模工业生产。优选地，所述石墨为多孔石墨、石墨纳米片中的一种或几种的组合。本专利技术所用的SnO2粉末可以通过商购得到，也可以自行制备得到。在此，本专利技术提供一种SnO2粉末的制备方法。优选地，所述SnO2粉末通过如下步骤制备得到：锡盐和铵盐溶解在乙醇水成溶液中进行水热反应，即得所述SnO2粉末。优选地，所述锡盐为锡酸钠、四氯化锡、硫酸亚锡或硝酸亚锡中的一种或几种的组合。优选地，所述铵盐为氨水或尿素的一种或几种的组合。优选地，所述锡盐与铵盐的质量比为1:2.5～3。优选地，所述乙醇水溶液中乙醇的体积分数为40～50％。优选地，所述水热反应在不锈钢高压釜内进行，并通过将不锈钢高压釜放入烘箱调节温度。优选地，所述水热反应的温度为180～200℃。优选地，所述水热反应的时间为15～20h。水热反应后，还包括进行洗涤、干燥等后处理步骤。优选地，所述洗涤为用去离子水进行洗涤；所述干燥为在80℃真空干本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种MoO

【技术特征摘要】
1.一种MoO3掺杂改性SnO2@C负极复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：SnO2粉末和MoO3粉末球磨，然后加入石墨后球磨，即得所述MoO3掺杂改性SnO2@C负极复合材料；
其中，所述SnO2粉末、MoO3粉末和石墨的质量比为1:0.01～0.1:0.3～0.35。


2.根据权利要求1所述MoO3掺杂改性SnO2@C负极复合材料的制备方法，其特征在于，所述石墨为多孔石墨或石墨纳米片中的一种或几种的组合。


3.根据权利要求1所述MoO3掺杂改性SnO2@C负极复合材料的制备方法，其特征在于，所述SnO2粉末通过如下步骤制备得到：锡盐和铵盐溶解在乙醇水溶液中进行水热反应，即得所述SnO2粉末。


4.根据权利要求3所述MoO3掺杂改性SnO2@C负极复合材料的制备方法，其特征在于，所述锡盐为锡酸钠、四氯化锡、硫酸亚锡或硝酸亚锡中的一种或几种的组合；所述铵盐为氨水或尿素的一种或几种的组合。


5.根据权利要求3所述MoO3掺...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文睿，何苗，冯叶锋，熊德平，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44