本发明专利技术公开了一种二氧化钼/碳复合负极材料的制备方法，主要步骤如下：1)将一定尺寸的棉纤维织物浸泡在磷钼酸的乙醇溶液中，并搅拌；2)将浸泡后的棉纤维织物进行干燥和老化；3)在混合气氛中对经干燥和老化的棉纤维织物进行热处理，即得到二氧化钼/碳(MoO2/C)复合材料。本发明专利技术还公开了利用上述方法制备的负极材料、利用该负极材料制备的电极片以及包括该电极片的扣式电池。本发明专利技术制备出的二氧化钼/碳复合材料比容量高，倍率性能好，循环稳定性好，库伦效率高，而且本发明专利技术的制备方法简单，适合大规模生产。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池领域，具体涉及一种高容量长循环寿命负极材料的制备方 法。
技术介绍
锂离子电池因能量密度高、平均开路电压高和循环寿命长等优点已广泛应用于移动、便携式电器。软包装锂离子电池因其尺寸可灵活设计、安全性能好等优势而广泛应用在消费电子产品领域。但电子产品小型化、轻薄化的发展对锂离子电池的能量密度要求也越来越高，对锂离子电池电极材料的容量要求也越来越高，尤其是负极活性材料。目前，商品化的锂离子电池负极材料多采用石墨材料，但其理论容量仅372mAhg'且压实密度低(I. 5 I. 7g/cm3)，大大限制了锂离子电池能量密度的进一步提升。相比较嵌入式反应(石墨材料)，基于转换反应的金属氧化物基负极材料具有高的锂离子存储理论比容量，但由于其大的体积效应、低的电导率等原因，作为锂离子电池负极材料往往表现为循环性能和倍率性能差，故而限制了其商业化应用。二氧化钥因其具有高理论比容量(SSSmAhg—1)、高压实密度￠. 5g cm_3)、高导电率而被广泛研究。L. C. Yang等人采用高温还原三氧化钥的方法制备的二氧化钥负极材料，所采用的制备过程主要为(1)将装有MoO3的瓷舟放入管式炉中；(2)向管式炉中通入乙醇蒸汽和氩气的混合气体，将管式炉石英管中的空气排净；(3)在流动的乙醇蒸汽和氩气的混合气体中400°C下热处理12小时，最终得到MoO2产物。制备过程中热处理的时间较长，所制备的MoO2比容量仅318mAh g'不到MoO2理论比容量的一半,且所报道的循环次数仅为20次(Journal of Power Sources,179(2008) :357-360)，不能满足工业化生产的应用。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提供一种高容量长循环寿命二氧化钥/碳负极材料的制备方法，该方法制备过程中热处理的时间短，制备出的材料作为负极材料容量大，循环寿命长。实现本专利技术的目的所采用的具体技术方案如下。一种二氧化钥/碳复合负极材料的制备方法，主要步骤如下I)将一定尺寸的棉纤维织物浸泡在磷钥酸的乙醇溶液中，并搅拌；2)将浸泡后的棉纤维织物进行干燥和老化；3)在混合气氛中对经干燥和老化的棉纤维织物进行热处理，即得到二氧化钥/碳(Mo02/C)复合材料。其中，所述磷钥酸的乙醇溶液浓度为0. 05 0. 15mM/ml。其中，所述步骤(2)中的干燥温度为50 70°C。其中，老化温度为80 100°C。其中，所述混合气氛为Ar和H2的混合气。其中，所述H2的含量为5%-10%。其中，所述混合气氛为乙醇蒸汽和氮气的混合气。本专利技术还公开了上述的制备方法所制备的二氧化钥/碳复合负极材料。该负极材料容量大，循环寿命长，倍率性能好。本专利技术还公开了一种电极片，其由上述的二氧化钥/碳复合负极材料与导电碳和PVDF以质量比8 1 I在NNP中均匀混合成浆料，并涂覆在铜箔上，再经真空干燥后，冲切制成。本专利技术还公开了一种扣式电池，包括上述的电极片。通过本专利技术的方法得到的由超细MoO2纳米粒子(< 2nm)均匀嵌入到碳基体中的新型纳米结构复合材料，初始的棉纤维织物的形貌保持完好，所获得的Mo02/C作为锂离子电池负极材料，在IOOmA g4电流密度下，首次放电容量为1126mAh g'600次循环放电比容量为602mAh g_S在800mA g—1电流密度下，50次循环放电比容量为409mAh g_S具有高比容量、长循环寿命和高倍率性能的特征。附图说明图I是本专利技术产物的SEM图。图2是本专利技术产物在TEM图。图3是本专利技术产物的EDX图。图4是本专利技术产物在不同循环数时的电压-容量曲线图。图5是本专利技术产物的循环曲线图。图6是实施例与对比例的循环曲线对比图。具体实施例方式下面结合附图和各个具体实施方式，对本专利技术及其有益效果进行详细说明。实施例一首先，将尺寸为20mmX 20mm的棉纤维织物其浸泡在浓度为0. ImM/ml的磷钥酸的乙醇溶液中，搅拌2小时。然后，在60°C干燥5分钟，在90°C老化3小时。最后在Ar/H2 (优选H2占总体积的5% )混合气氛中500°C热处理5小时，得到了一种超细MoO2纳米颗粒(< 2nm)均匀嵌入导电碳基体的Mo02/C纳米结构复合材料。图I是本专利技术产物的SEM图，表明最终产物仍然保持了棉纤维织物的初始形貌。图2是本专利技术产物的TEM图，说明MoO2纳米颗粒(< 2nm)均匀嵌入导电碳基体。图3是本专利技术产物的EDX图，说明本专利技术产物的主要成分为MoO2和碳。将上述得到的产物作为电极材料，按照活性材料、导电碳、聚偏氟乙烯质量比8:1: I在N-甲基吡咯烷酮中均匀混合成粘度合适的浆料涂覆在铜箔上，80°C真空干燥后，冲切制成直径为8mm的电极片。以金属锂片作为对电极，以lmol/L LiPF6/(EC DMC)为电解液，充放电电压范围为3. 0 0. OlV0图4为本专利技术产物在不同循环数时的放电曲线，可以看到首次放电比容量高达1126mAh g_S第二次放电的比容量仍然有约697mAh g'循环600次之后，比容量仍然有约602mAh g'表现出了很好的可逆容量和循环寿命。图5是本方法的产物在不同电流密度下的循环性能图，可以看到在不同电流密度下，该产物均表现出良好的循环性能。实施例二将尺寸为20mmX20mm的棉纤维织物其浸泡在浓度为0. 05mM/ml的磷钥酸的乙醇溶液中，搅拌2小时。然后，在50°C干燥30分钟，然后在100°C老化处理6小时，在Ar/H2(5% )混合气氛中600°C热处理5小时得到Mo02/C复合材料，其形貌特征为超细MoO2纳米颗粒均匀的分布在碳基体中。将上述得到的Mo02/C复合材料与实施例一相同的方式组装成扣式电池，测试电化学性能。实施例三将尺寸为20mmX20mm的棉纤维织物其浸泡在浓度为0. 15mM/ml的磷钥酸的乙醇溶液中，搅拌2小时。然后，在70°C干燥5分钟，然后在80V老化处理6小时。在Ar/H2 (5% )混合气氛中550°C热处理6小时，得到Mo02/C复合材料。将上述得到的Mo02/C复合材料按与实施例一相同的方式组装成扣式电池，测试电化学性能。上述各实施例中，棉纤维织物的尺寸、磷钥酸的乙醇溶液仅是实例性的，并不局限在上述用量上，一般来说，棉纤维织物的尺寸可以根据具体情况进行选择，磷钥酸的乙醇溶液只要满足一定范围，如0. 05-0. 2mM/ml均可。同时，干燥和老化处理的时间、温度等都可以根据具体情况具体选择，并不限定为上述实施例中的具体数值。另外，在热处理过程中，混合气体的类型及其含量、以及处理时间和温度等也并不局限于上述实施例中的值，只要能够使棉纤维织物碳化及磷钥酸发生分解和还原得到MoO2即可，如混合气体的类型可以为乙醇蒸汽和氮气的混合气体，也可以为Ar/H2混合气体或者其他类型的混合气，如采用Ar/H2(10% )混合气体，其中氢气的含量可以根据需要进行调整，如H2在混合气中的含量可以优选为5% -10%。另外，热处理时间可以进行变化如可以采用3小时-10小时，热处理温度可以为400-600 °C。下面利用上述实施例所制备的负极材料与具体的对比例的对比，详细说明本专利技术的方法所制备的负极材料的效果。对比例一将磷钥酸本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：胡先罗，孙永明，黄云辉，罗巍，李真，袁利霞，张五星，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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