【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锌离子电池电极材料领域，尤其涉及一种磷掺杂二氧化钼/碳复合材料及其制备方法与应用。
技术介绍
1、在“碳达峰、碳中和”的目标下，光伏、风电等新能源的利用在迅速增加。目前我国太阳能和风能的利用技术与发电成本已经完全具备大规模推广条件，其在保障我国能源供应和安全等方面将会发挥越来越明显的作用。然而，这些新能源所具有的明显地域性、不稳定性和间歇性严重限制了它们的广泛应用。开发安全性好和成本低的新型储能技术是推动新能源可持续发展的重要环节之一。可充电锂电池具有能量密度高等优点，在移动设备、汽车等储能领域中占据了主导地位。然而，锂资源的稀缺性和易燃的有机电解液带来的一系列安全问题，在很大程度上阻碍了锂离子电池的进一步应用。水系锌离子电池因具有资源丰富、低氧化还原电位等特点而备受关注。同时，水性电解液具有安全性高、优异的离子导电性和工艺简单等优点，避免了锂离子电池中必须使用的有机电解质，提高了电池的安全性。因此，开发出具有良好循环稳定性和倍率性能、具有较高能量的水系锌离子电池具有重要的意义。
2、作为典型的过渡金属氧化物，二氧化钼具有高的理论比容量(838mah g-1)、化学性质稳定、难溶于水系电解液、资源丰富、环境友好等优点，是一种非常有吸引力的锌离子电池电极材料。然而，二氧化钼在离子嵌入/脱嵌的过程中表现出严重的结构退化和粉碎现象，导致其在第三、四次循环时出现容量迅速衰减，存在容量低、倍率性能和循环稳定性差等问题，严重的限制了二氧化钼作为正极材料的推广利用。为了改善二氧化钼材料的导电性和储能特性，近年来科研工
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对现有技术中的不足，提供一种磷掺杂二氧化钼/碳复合材料及其制备方法与应用，本专利技术制备方法，合成原料易得、制备流程简单、合成方法容易调控，本专利技术制得的磷掺杂二氧化钼/碳复合材料用于水系锌离子电池正极材料时，具有良好的循环稳定性和倍率性能。
2、本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
3、一种磷掺杂二氧化钼/碳复合材料的制备方法，包括以下步骤：
4、(1)将钼酸铵分散到去离子水中，搅拌溶解后加入无水乙醇和氨水继续搅拌使溶液混合均匀，得到钼酸铵溶液；将盐酸多巴胺缓慢滴加于钼酸铵溶液中，在室温条件下搅拌反应至反应完全后，进行过滤、洗涤和干燥，获得mo-pda前驱体；
5、(2)将mo-pda前驱体研磨后，在惰性气体氛围下进行热处理，以2～15℃/min的速度升温至550～750℃，并保温60～180min，冷却后得到二氧化钼/碳复合材料；
6、(3)将二氧化钼/碳复合材料、nah2po2分别放置于管式炉中的两个瓷舟中，在惰性气体氛围下进行热处理，其中，装有nah2po2的瓷舟位于管式炉进气端的上游，装有二氧化钼/碳复合材料的瓷舟位于管式炉进气端的下游，冷却后得到磷掺杂二氧化钼/碳复合材料。
7、进一步地，所述步骤(1)中，钼酸铵、去离子水、无水乙醇和氨水的质量比为(1.5～2.5)：100：(30～40)：(3～6)，优选地，钼酸铵、去离子水、无水乙醇和氨水的质量比为1.9：100：35.1：5.0。
8、进一步地，所述步骤(1)中，钼酸铵与盐酸多巴胺的质量比为35：(5～10)，优选地，钼酸铵与盐酸多巴胺的质量比为35:7.5。
9、进一步地，所述步骤(3)中，二氧化钼/碳复合材料与nah2po2的质量比为100:(1～2)。
10、进一步地，所述步骤(3)中，在惰性气体氛围下进行热处理具体为：在惰性气体氛围下，以1～10℃/min的速度升温至200～400℃，并保温30～180min。
11、进一步地，所述步骤(2)和步骤(3)中惰性气体为氮气、氩气、二氧化碳中的一种。
12、本专利技术还提供一种磷掺杂二氧化钼/碳复合材料，由上述制备方法制备得到。
13、本专利技术还提供一种锌离子电池正极，包括正极活性材料、粘结剂、导电剂和集流体，所述正极活性材料上述磷掺杂二氧化钼/碳复合材料。
14、本专利技术还提供一种锌离子电池，包括上述锌离子电池正极，还包括负极和电解液；所述负极的活性材料包括锌元素，所述电解液为锌的水溶性盐。
15、本专利技术的有益效果是：
16、本专利技术提供的磷掺杂二氧化钼/碳复合材料的制备方法中，合成原料易得、制备流程简单、合成方法容易调控，反应物中含有大量的盐酸多巴胺，盐酸多巴胺聚合后，在加热的条件下可以提供具有高导电性的碳材料，提高了锌离子等储能离子等的传输速度，同时碳材料具有的刚性结构保护了长期循环充放电过程中二氧化钼材料的结构，提高了电极的稳定性；磷掺杂不仅提高了材料的氧缺陷，同时还拓宽了二氧化钼的晶格间距，有利于zn2+快速传输。
17、本专利技术制备方法得到的磷掺杂二氧化钼/碳复合材料用于水系锌离子电池正极材料时，该锌离子电池表现出良好的循环稳定性和倍率性能。
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1.一种磷掺杂二氧化钼/碳复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的磷掺杂二氧化钼/碳复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，钼酸铵、去离子水、无水乙醇和氨水的质量比为(1.5～2.5)：100：(30～40)：(3～6)，钼酸铵与盐酸多巴胺的质量比为35：(5～10)。
3.根据权利要求1所述的磷掺杂二氧化钼/碳复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，钼酸铵、去离子水、无水乙醇和氨水的质量比为1.9：100：35.1：5.0，钼酸铵与盐酸多巴胺的质量比为35:7.5。
4.根据权利要求1所述的磷掺杂二氧化钼/碳复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，二氧化钼/碳复合材料与NaH2PO2的质量比为100:(1～2)。
5.根据权利要求1所述的磷掺杂二氧化钼/碳复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，在惰性气体氛围下进行热处理具体为：在惰性气体氛围下，以1～10℃/min的速度升温至200～400℃，并保温30～180min。
6.根据权利要求1所述的磷
7.一种磷掺杂二氧化钼/碳复合材料，其特征在于：由权利要求1至6任一项所述的制备方法制备得到。
8.一种锌离子电池正极，其特征在于：包括正极活性材料，所述正极活性材料为权利要求7所述的磷掺杂二氧化钼/碳复合材料。
9.一种锌离子电池，其特征在于：包括权利要求8所述的锌离子电池正极。
10.根据权利要求9所述的锌离子电池，其特征在于：还包括负极和电解液；所述负极的活性材料包括锌元素，所述电解液为锌的水溶性盐；所述锌离子电池正极还包括粘结剂、导电剂和集流体。
...【技术特征摘要】
1.一种磷掺杂二氧化钼/碳复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的磷掺杂二氧化钼/碳复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，钼酸铵、去离子水、无水乙醇和氨水的质量比为(1.5～2.5)：100：(30～40)：(3～6)，钼酸铵与盐酸多巴胺的质量比为35：(5～10)。
3.根据权利要求1所述的磷掺杂二氧化钼/碳复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，钼酸铵、去离子水、无水乙醇和氨水的质量比为1.9：100：35.1：5.0，钼酸铵与盐酸多巴胺的质量比为35:7.5。
4.根据权利要求1所述的磷掺杂二氧化钼/碳复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，二氧化钼/碳复合材料与nah2po2的质量比为100:(1～2)。
5.根据权利要求1所述的磷掺杂二氧化钼/碳复合材料的制备方法，其特征在于：所...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢世磊，陈和锋，黄鹏，程发良，张敏，柳鹏，谢东，王寿山，张笑，邓楚昕，
申请(专利权)人：东莞理工学院，
类型：发明
国别省市：
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