【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本**技術(shù)屬于鋰/鈉離子電池電極材料的制備與應(yīng)用領(lǐng)域，特別涉及一種新型復(fù)合金屬氧化物Sb2MoO6負(fù)極材料的制備方法。
技術(shù)介紹
鋰離子電池具有比能量高、電池電壓高、工作溫度范圍寬、儲存壽命長等優(yōu)點，已廣泛應(yīng)用于**和民用小型電器中。當(dāng)前，鋰離子電池已經(jīng)成為智能手機、平板電腦、手提電腦、無線電動工具以及許多**、航空航天電子產(chǎn)品的不可替代電源，成為我們?nèi)粘Ｉ铍x不開的一部分。目前，商業(yè)化的鋰離子電池負(fù)極材料一般為石墨類材料或者以碳作為基質(zhì)的材料，然而，由于石墨本身結(jié)構(gòu)特性的制約，實際容量已基本達(dá)到其理論極限容量，限制了石墨類負(fù)極材料在高能量密度化學(xué)電源上的應(yīng)用。另外，實際應(yīng)用中碳負(fù)極也暴露出許多缺陷，如在有機電解液中會形成鈍化層，引起初始容量損失，非石墨類碳材料存在明顯的電壓滯后現(xiàn)象，并且碳電極的性能容易受制備工藝的影響等，這些因素直接制約了鋰離子電池的進一步發(fā)展，難以滿足新能源汽車、新能源發(fā)電和智能電網(wǎng)能量儲存與轉(zhuǎn)換的重大需求。此外，由于鋰資源在全球范圍內(nèi)逐漸減少，下一代便攜電子設(shè)備將可能不再采用鋰離子電池供電。其中一個引人注目的潛在替代者便是鈉離子電池，這是因為鈉元素廉價、無毒且儲量豐富。目前，鈉離子電池*大的缺點之一是電池的充、放電時間過長，同時緩慢的放電速率不能給大功率設(shè)備輸出足夠的功率密度。因此，亟需開發(fā)高能量密度化學(xué)電源，開發(fā)容量密度高、循環(huán)壽命長、**性能好的鋰/鈉離子電池負(fù)極材料成為當(dāng)前能源領(lǐng)域的重要研究方向。三元金屬復(fù)合氧化物(ternarymetaloxides，TMOs)具有良好的光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)性能，是重要的激光材料、熱釋電材料、壓電材料和強磁性材料等，應(yīng)用極為廣泛。以其作為鋰電池負(fù)極材料的可逆容量遠(yuǎn)高于商用的碳材料，因此受到大量研究。而含有鉬元素的復(fù)合氧化物(Mo-TMOs)成為該系列材料研究的熱點，因為鉬元素具有較高的氧化態(tài)(+6價)。近幾年，已有諸多工作報道指出：Mo-TMOs系列材料在鋰離子電池負(fù)極材料中有著極為潛在的應(yīng)用價值，具體表現(xiàn)為該系列材料**庫倫效率高，循環(huán)壽命長，容量較高等，具有優(yōu)異的電化學(xué)特性。例如，新加坡國立大學(xué)研究組通過熱解法合成鉬酸鈷(CoMoO4)納米顆粒，在100mA/g電流密度下，經(jīng)過50次充放電循環(huán)后容量為～1000mAh/g；香港城市大學(xué)研究組通過溶劑熱法合成鉬酸鐵(FeMoO4)納米棒，在1A/g電流密度下，經(jīng)過1000次充放電循環(huán)后，容量高達(dá)1100mAh/g。研究人員認(rèn)為，F(xiàn)eMoO4具有極高的循環(huán)容量是因為鐵和鉬都呈高價態(tài)(分別為+3，+6價)，F(xiàn)e3+和Mo6+能夠分別與Li+發(fā)生脫嵌反應(yīng)，相比單金屬氧化物能夠在**次放電過程中插入更多的Li；復(fù)旦大學(xué)研究組在探究Bi2WO6電化學(xué)反應(yīng)機理時提出multiple-center反應(yīng)機制，同樣指出Bi2WO6具有高循環(huán)容量是由于Bi3+和W6+呈高價態(tài)，同時作為反應(yīng)中心與Li+進行脫嵌，在**次放電過程中，能夠結(jié)合10個Li，并通過XRD、TEM等手段驗證了Bi3+/Bi0和W6+/Wx+(x＜6)的存在。與Bi處在同一主族的銻(Sb)由于其單質(zhì)和氧化物具有優(yōu)異的電化學(xué)性能，銻基負(fù)極材料已經(jīng)被認(rèn)為是*具有前景之一的鋰/鈉離子負(fù)極材料，近期韓國先進科學(xué)與技術(shù)研究院研究組通過電鍍法合成了平均粒徑為500nm的Sb/Sb2O3納米球，在66mA/g電流密度下，經(jīng)過100次充放電循環(huán)后，鈉電容量仍能保持在600mAh/g。然而在Mo-TMOs系列材料中，鮮有關(guān)于Sb2MoO6材料的報道，僅有早期Sb2MoO6關(guān)于高溫固相反應(yīng)的合成和晶體結(jié)構(gòu)方面的工作，所以有必要去系統(tǒng)研究Sb2MoO6材料。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本**技術(shù)旨在通過新的合成方法制備新型鋰/鈉離子電池負(fù)極材料。開發(fā)了溶液法合成高度結(jié)晶、具有嚴(yán)格化學(xué)計量比的三元復(fù)合金屬氧化物Sb2MoO6納米材料，并**報道了其在鋰/鈉離子電池上的應(yīng)用，且通過各類表征手段探究Sb2MoO6材料的晶體結(jié)構(gòu)和電化學(xué)反應(yīng)機制。相較于傳統(tǒng)的高溫固相合成方法(具有反應(yīng)時間長，溫度高，成分難控、尺寸大且不可控等缺點)，本**技術(shù)通過(微波)水熱法在低溫(120℃-220℃)下即可制備出結(jié)晶性好，形貌均一的純相Sb2MoO6納米結(jié)構(gòu)，且反應(yīng)時間短(0.5-5小時)。通過銻/鉬源材料的選擇、反應(yīng)溫度、溶劑等的選取，可實現(xiàn)尺寸和形貌的調(diào)控。以其作為鋰/鈉離子電池負(fù)極材料，表現(xiàn)出了優(yōu)異的電化學(xué)性能。本**技術(shù)通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)，以微波水熱法作為合成方法為例，具體步驟為：1)通過超聲、攪拌等手段將按一定比例稱量好的銻源和鉬源粉末均勻分散于去離子水中(溶液1)；2)將溶液1移入反應(yīng)釜，通過微波水熱法在一定反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間下晶化。待反應(yīng)結(jié)束后，即可得到高度結(jié)晶的Sb2MoO6材料。附圖說明圖1是本**技術(shù)的實施例1中在不同溫度下的Sb2MoO6的X射線衍射圖。圖2是本**技術(shù)的實施例2中在所選銻源、鉬源不同組合情況下合成的Sb2MoO6的掃描電鏡圖。具體實施方式為便于理解本**技術(shù)，下面通過實施例對本**技術(shù)作詳細(xì)描述，但并不限于本**技術(shù)的內(nèi)容。實施例1將100.8mg鉬酸鈉和148.96mg氟化銻粉末加入到30mL去離子水中，攪拌、超聲使之混合均勻。移入微波水熱反應(yīng)釜中，分別在140，160，180和200℃下反應(yīng)90分鐘，即可得到具有不同尺寸和形貌的Sb2MoO6納米材料。實施例2改變銻源和鉬源的組合，如將100.8mg鉬酸鈉和148.96mg氟化銻、100.8mg鉬酸鈉和190.08mg氯化銻、73.56mg鉬酸銨和148.96mg氟化銻、73.56mg鉬酸銨和190.08mg氯化銻分別加入到30mL去離子水中，攪拌、超聲使之混合均勻。移入微波水熱反應(yīng)釜中，分別在160℃反應(yīng)90分鐘，即可得到具有不同尺寸和形貌的Sb2MoO6納米材料。實施例3采用傳統(tǒng)水熱法，其他步驟同實施例2，移入水熱反應(yīng)釜中，分別在160℃反應(yīng)15小時，亦可得到具有不同尺寸和形貌的Sb2MoO6納米材料。實施例4將100.8mg鉬酸鈉和148.96mg氟化銻粉末加入到30mL去離子水中，攪拌、超聲使之混合均勻。移入微波水熱反應(yīng)釜中，在160℃下反應(yīng)90分鐘。自然冷卻至室溫，并用去離子水和乙醇各洗滌三次，離心后在60℃烘箱中干燥即可得到Sb2MoO6材料。以Sb2MoO6作為鋰離子負(fù)極材料，與乙炔黑和聚丙烯酸(PAA)按質(zhì)量比7∶2∶1混合，加水制備成均勻漿料，涂在銅箔上，并于120℃下干燥12h以上，其中活性物質(zhì)的量在1mg以上(電極圓片直徑14mm)。以鋰片作為對電極，美國celgard2400為鋰電池隔膜，電解液為1MLiPF6，溶劑為EC+DEC(體積比1∶1)，組裝成2025鈕扣式電池。電池充放電測試在深圳新威電池測試系統(tǒng)上進行。組裝成的鋰離子電池在200mA/g電流密度下，經(jīng)過100次循環(huán)，容量保持在870mAh/g左右。以鈉片作為對電極，英國WhatmanGF/CTM為鈉電池隔膜，電解液為NaClO

【技術(shù)保護點】
一種鋰\鈉離子電池用Sb2MoO6復(fù)合金屬氧化物材料的制備方法，其特征是：以無機銻鹽如氟化銻或氯化銻作為銻源，以鉬酸鈉或鉬酸銨作為鉬源，在水中形成均勻的懸浮液后，通過微波水熱法，并在不同溫度下，得到具有嚴(yán)格化學(xué)計量比的Sb2MoO6復(fù)合金屬氧化物材料。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種鋰\\鈉離子電池用Sb2MoO6復(fù)合金屬氧化物材料的制備方法，
其特征是：以無機銻鹽如氟化銻或氯化銻作為銻源，以鉬酸鈉或鉬酸銨作
為鉬源，在水中形成均勻的懸浮液后，通過微波水熱法，并在不同溫度下，
得到具有嚴(yán)格化學(xué)計量比的Sb2MoO6復(fù)合金屬氧化物材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：所用的銻源為無機
銻鹽化合物，本**僅以氟化銻、氯化銻為例，硝酸銻、硫酸銻等亦可。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：所用的鉬源為無機
鉬酸鹽化合物，本**僅以鉬酸鈉，鉬酸銨為例，其他鉬酸鹽等亦可。
4.根...

【**技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王紅康，盧軒，牛春明，楊光，
申請(**權(quán))人：西安交通大學(xué)，
類型：發(fā)明
編號：201610027482
國別省市：陜西;61