钴离子掺杂的改性钼酸锰纳米材料及其制备方法、负极片和电池技术

本申请实施例涉及钴离子掺杂的改性钼酸锰纳米材料及其制备方法、负极片和电池，属于锂离子电池负极材料技术领域。本申请实施例旨在解决现有技术中钼酸锰作为负极材料存在的电导率差以及循环稳定性差的技术问题。本申请实施例的钴离子掺杂的改性钼酸锰纳米材料，改性钼酸锰纳米材料的化学分子式为：Mn1‑

【技术实现步骤摘要】
钴离子掺杂的改性钼酸锰纳米材料及其制备方法、负极片和电池


[0001]本申请实施例属于锂离子电池负极材料
，尤其涉及一种钴离子掺杂的改性钼酸锰纳米材料及其制备方法、负极片和电池。

技术介绍

[0002]近年来，随着社会的发展，人们的日常生活中已经离不开各种电子产品，对电子产品的需求也在不断上升，对便携式储能设备的要求也越来越高。开发出能够对能源有效利用的高效环保动力装置是其中必不可少的一个环节。锂离子电池因其高压、稳定、具有较为理想的电压平台，充放电比容量较大以及环境友好等性能广受关注。作为便携式储能设备的主要电源之一，锂离子电池需要人们去探索出更多的新型电池材料，从而阔宽锂离子电池的应用前景。因此，开发能够提供高容量和长循环寿命的电极材料势在必行。其中，过渡金属氧化物因其具有高理论比容量和丰富的过渡金属来源，成为近年来的研究热点。
[0003]三元过渡金属氧化物的灵活性和多样性，同单一成分相比，表现出更优异的电化学性能，如CoMnO4、ZnCo2O4、NiMn2O4和MnMoO4等。其中，MnMoO4比较特殊，因为它的理论比容量高达998mAh
·
g
‑1，而且锰和钼在地壳中的储量都很丰富，价格便宜。在三元过渡金属氧化物应用于锂离子电池领域时，常见有两个问题：一个是在充电/放电过程中会发生较大的体积变化；另一个是其固有的低电导率也需要进一步改善。构建具有多孔和分层结构的纳米材料是改善上述问题的主要途径，具有纳米级初级构建单元的分层结构可以大大改善材料的利用效率，丰富的孔隙结构可以加速离子和电子的传输，多孔的层次结构可以有效地缓解反应过程中产生的机械应力，保持结构的稳定。然而，这些办法对三元过渡金属氧化物的内在导电性能的提高并不明显。掺杂钴离子可以改善钼酸锰的结构稳定性，减缓结构的变化和容量衰减速度，提高电池的的循环性能。然而，钼酸锰的循环稳定性相对较差，在每次循环后要面临的容量损失问题是其要研究的主要问题之一。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请实施例提供一种钴离子掺杂的改性钼酸锰纳米材料及其制备方法、负极片和电池，以解决现有技术中钼酸锰作为负极材料存在的电导率差以及循环稳定性差的技术问题。
[0005]本申请实施例第一方面提供一种钴离子掺杂的改性钼酸锰纳米材料，所述改性钼酸锰纳米材料的化学分子式为：Mn1‑
x
Co
x
MoO4，其中x的取值范围为0≤x≤0.30。
[0006]在可以包括上述实施例的一些实施例中，x的取值为0.05、0.1或0.15。
[0007]本申请实施例第二方面还提供一种钴离子掺杂的改性钼酸锰纳米材料的制备方法，包括如下步骤：
[0008]步骤一、按照所述的改性钼酸锰纳米材料的化学分子式的化学计量比称取锰的可溶性盐和钴的可溶性盐，溶解于适量有机溶剂中，搅拌均匀，得到溶液A；
[0009]步骤二、称取一定量的钼源和络合剂，溶解于适量水中，搅拌均匀，得到溶液B；
[0010]步骤三、将所述溶液A和溶液B进行混合，得到溶液C；
[0011]步骤四、将所述溶液C加热搅拌，处理成前驱体凝胶D；
[0012]步骤五、将所述前驱体凝胶D进行煅烧，得到钴离子掺杂的改性钼酸锰纳米材料。
[0013]在可以包括上述实施例的一些实施例中，具体包括以下步骤：
[0014]步骤一、按照所述的改性钼酸锰纳米材料的化学分子式的化学计量比称取0.7
‑
0.95mmol锰的可溶性盐和0.05
‑
0.3mmol钴的可溶性盐，溶解于30
‑
50mL乙醇中，搅拌均匀，得到溶液A；
[0015]步骤二、称取1mmol钼源和10wt％柠檬酸，溶于30
‑
50mL水中，搅拌均匀，得到溶液B；
[0016]步骤三、将所述溶液A和溶液B进行混合，得到溶液C；
[0017]步骤四、将所述溶液C在60
‑
100℃的条件下加热搅拌2
‑
12h至溶剂蒸干，处理成前驱体凝胶D；
[0018]步骤五、将所述前驱体凝胶在空气气氛条件下于马弗炉中煅烧，在400
‑
800℃条件下煅烧1
‑
4h，得到钴离子掺杂的改性钼酸锰纳米材料。
[0019]在可以包括上述实施例的一些实施例中，所述前驱体凝胶D在进行煅烧之前还包括如下步骤：将所述前驱体凝胶D送入烘箱中进行烘干。
[0020]在可以包括上述实施例的一些实施例中，所述锰的可溶性盐为氯化锰、硝酸锰、碳酸锰、乙酸锰中的一种或几种。
[0021]在可以包括上述实施例的一些实施例中，所述钴的可溶性盐为硝酸钴、氯化钴、碳酸钴中的一种或几种。
[0022]在可以包括上述实施例的一些实施例中，所述钼源为钼酸铵、钼酸、钼酸钠中的一种或几种。
[0023]本申请实施例第三方面还提供一种负极片，该负极片含有上述纳米材料或采用上述方法制备得到的纳米材料。
[0024]本申请实施例第四方面还提供一种电池，该电池包括上述的负极片，还包括电池外壳、正极片、隔离膜和电解液。
[0025]本申请实施例与现有技术相比，具有如下有益效果：
[0026]1、本申请中钴离子的掺杂一方面可以改善钼酸锰的结构稳定性，减缓结构的变化和容量衰减速度，提高电池的循环寿命；另一方面本申请中钴离子的掺杂可以提高钼酸锰的电导率，由于钴离子具有较高的电导性能，能够促进电子的传导，从而提高电池的电化学性能；
[0027]2、本申请采用的制备方法简单、快速且采用的原料价格低廉；首先，选择了成本低廉且易得的起始原料，并结合溶胶凝胶法得到前驱体凝胶，将前驱体凝胶于马弗炉中煅烧后即可得到产物；该合成方法不需要昂贵的原料、装置或复杂的合成条件，大大降低了制备过程中的复杂性和成本；
[0028]3、本申请制备出了具有优异电化学性能的材料，在电化学测试中，该材料表现出较高的放电比容量、较低的内阻和较好的循环寿命，这表明该材料在锂离子电池应用中具有潜力，能够满足性能和循环寿命的的需求。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030]图1为本申请实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5的钴离子掺杂的改性钼酸锰纳米材料的XRD谱图；
[0031]图2为本申请实施例2的钴离子掺杂的改性钼酸锰纳米材料的SEM图；
[0032]图3为本申请实施例2的钴离子掺杂的改性钼酸锰纳米材料的倍率图；
[0033]图4为本申请实施例2的钴离子掺杂的改性钼酸锰纳米材料的长循环图；
[0034]图5为本申请对比例1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钴离子掺杂的改性钼酸锰纳米材料，其特征在于，所述改性钼酸锰纳米材料的化学分子式为：Mn1‑
x
Co
x
MoO4，其中x的取值范围为0≤x≤0.30。2.根据权利要求1所述的改性钼酸锰纳米材料，其特征在于，x的取值为0.05、0.1或0.15。3.一种制备权利要求1或2所述的改性钼酸锰纳米材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、按照所述的改性钼酸锰纳米材料的化学分子式的化学计量比称取锰的可溶性盐和钴的可溶性盐，溶解于适量有机溶剂中，搅拌均匀，得到溶液A；步骤二、称取一定量的钼源和络合剂，溶解于适量水中，搅拌均匀，得到溶液B；步骤三、将所述溶液A和溶液B进行混合，得到溶液C；步骤四、将所述溶液C加热搅拌，处理成前驱体凝胶D；步骤五、将所述前驱体凝胶D进行煅烧，得到钴离子掺杂的改性钼酸锰纳米材料。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤一、按照所述的改性钼酸锰纳米材料的化学分子式的化学计量比称取0.7
‑
0.95mmol锰的可溶性盐和0.05
‑
0.3mmol钴的可溶性盐，溶解于30
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50mL乙醇中，搅拌均匀，得到溶液A；步骤二、称取1mmol钼源和10wt％柠檬酸，溶于...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋忠诚，柏玮琦，孙丽侠，石文楷，
申请(专利权)人：江苏理工学院，
类型：发明
国别省市：