一种ZnMoO4·0.8H2O锂离子电池负极材料及其制备方法与流程

本发明涉及一种锂离子电池负极材料的制备方法，具体涉及一种ZnMoO₄·0.8H₂O锂离子电池负极材料及其制备方法。

背景技术：

锂离子二次电池由于其优异的性能被认为是下一代动力汽车及其混合动力汽车的主要动力能源。目前，商业化的锂离子电池所采用的负极材料都是碳素材料，如石墨，软碳，硬碳等，但是碳素材料的理论比容量比较低，只有372mAhg^-1，已经无法满足日益增长的对高容量锂离子电池的需求，因此亟需开发一种可替代石墨的高容量锂离子电池新型负极材料。

钼酸锌是一种重要的无机盐产品，由于其特殊的晶体结构和发光特性广泛的应用与光学、电子、生物、涂料、医药、建筑等行业。钼酸锌微晶材料的形貌对其在光电器件上的使用性能方面具有很大的影响。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种ZnMoO₄·0.8H₂O锂离子电池负极材料及其制备方法，以克服上述现有技术存在的缺陷，本发明操作简便、成本低、制备出的ZnMoO₄·0.8H₂O纯度高、性能优异，可以大量合成，适合工业化生产，并且将ZnMoO₄·0.8H₂O用作锂离子电池负极材料，使该锂电池具有很高的比容量。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种ZnMoO₄·0.8H₂O锂离子电池负极材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将摩尔比为1:1的锌盐和钼酸盐分别溶于蒸馏水中，搅拌使其充分溶解；

步骤二：分别在上述溶液中加入表面活性剂，并搅拌均匀；

步骤三：将钼酸盐溶液逐滴加入锌盐溶液中，搅拌均匀后在室温下静置分层；

步骤四：将步骤三中得到的下层粉体离心分离后，用蒸馏水和无水乙醇洗涤，然后烘干即得到ZnMoO₄·0.8H₂O锂离子电池负极材料。

进一步地，所述钼酸盐为钼酸铵或钼酸钠，锌盐为硝酸锌或氯化锌。

进一步地，步骤一和步骤二中搅拌方式均为磁力搅拌，搅拌时间均为10min。

进一步地，步骤二中表面活性剂为SDS，其中每100mL溶液中加入0.1～1g表面活性剂。

进一步地，步骤三中的滴加速度为1～3mL/min。

进一步地，步骤三中搅拌时间为0.5～3h，静置反应时间为1～5d。

进一步地，步骤四中离心速度为8000～9000r/min，离心时间为10～15min。

进一步地，步骤四中洗涤时用无水乙醇和蒸馏水交替冲洗共3～6次。

进一步地，步骤四中烘干温度为60℃。

一种ZnMoO₄·0.8H₂O锂离子电池负极材料，采用上述的ZnMoO₄·0.8H₂O锂离子电池负极材料的制备方法制得。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明方法在室温下合成了ZnMoO₄·0.8H₂O纳米棒，直径300-400nm，长约几个微米，该方法操作简便、成本低，本发明将制备的ZnMoO₄·0.8H₂O纳米棒作为锂离子电池负极材料具有很高的比容量，ZnMoO₄·0.8H₂O负极材料制得的电极的充放电电位为0.01～3.0V，在电流密度为100mAg^-1时首次放电比容量达到890mAhg^-1，首次库伦效率高达89.1％，即使在电流密度为500mAg^-1时放电比容量仍高达280mAhg^-1，制备出的ZnMoO₄·0.8H₂O纳米棒纯度高、性能优异，可以大量合成，适合工业化生产。

附图说明

图1是实施例1制备的ZnMoO₄·0.8H₂O锂离子电池负极材料的XRD图；

图2是实施例1制备的ZnMoO₄·0.8H₂O锂离子电池负极材料的SEM图；

图3是实施例1制备的ZnMoO₄·0.8H₂O锂离子电池负极材料的TEM图；

图4是采用实施例1制得的材料用于模拟电池的充放电循环性能图；

图5是采用实施例1制得的材料用于模拟电池的倍率性能图；

图6是采用实施例1制得的材料用于模拟电池的循环伏安图。

具体实施方式

下面对本发明的实施方式做进一步详细描述：

一种ZnMoO₄·0.8H₂O锂离子电池负极材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将摩尔比为1:1的锌盐和钼酸盐分别溶于蒸馏水中，磁力搅拌10min使其充分溶解，其中，钼酸盐为钼酸铵或钼酸钠，锌盐为硝酸锌或氯化锌；

步骤二：分别在上述溶液中加入表面活性剂SDS，其中每100mL溶液中加入0.1～1g表面活性剂，继续磁力搅拌10min；

步骤三：将钼酸盐溶液以1～3mL/min的速度逐滴加入锌盐溶液中，搅拌30min～3h，在常温下静置反应1～5d；

步骤四：将步骤三中得到的粉体以8000～9000r/min离心10～15min后，无水乙醇和蒸馏水交替冲洗共3～6次，然后在烘箱中以60℃烘干即得到ZnMoO₄·0.8H₂O锂离子电池负极材料。

下面结合实施例对本发明做进一步详细描述：

实施例1

步骤一：将摩尔比为1:1的硝酸锌和钼酸铵分别溶于蒸馏水中，磁力搅拌10min使其充分溶解；

步骤二：分别在上述溶液中加入表面活性剂SDS，其中每100mL溶液中加入0.5g表面活性剂，继续磁力搅拌10min；

步骤三：将钼酸铵溶液以1mL/min的速度逐滴加入硝酸锌溶液中，搅拌30min，在常温下静置反应5d；

步骤四：将步骤三中得到的粉体以8000r/min离心10min后，无水乙醇和蒸馏水交替冲洗4次，然后在烘箱中以60℃烘干即得到ZnMoO₄·0.8H₂O。

将制备的ZnMoO₄·0.8H₂O粉体与导电剂乙炔黑、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸按重量比80:10:5:5混合，经玛瑙研钵研磨均匀，调成浆料后涂覆在铜箔上，涂覆厚度为15～20μm，120℃真空干燥24h，经冲片机冲片得到锂离子电池负极片。

以得到的锂离子电池负极片为正极，以1mol/L LiPF₆的三组分混合溶剂(体积比乙烯碳酸酯EC:二甲基碳酸酯DMC：二乙基碳酸酯EMC＝1:1:1)为电解液，聚丙烯微孔膜为隔膜，锂片为负极片组装成模拟电池，对模拟电池进行性能测试，采用深圳新威电池测试仪对模拟电池进行充放电比容量循环性能测试，以100mA/g的电流密度进行恒流充放电比容量循环测试实验，充放电电压限制在0.01～3.0V，结果表明，由实施例1制备的模拟电池在电流密度为100mAg^-1时首次放电比容量达到890mAhg^-1，首次库伦效率高达89.1％，即使在电流密度为500mAg^-1时放电比容量仍高达280mAhg^-1。

实施例2

步骤一：将摩尔比为1:1的氯化锌和钼酸钠分别溶于蒸馏水中，磁力搅拌10min使其充分溶解；

步骤二：分别在上述溶液中加入表面活性剂SDS，其中每100mL溶液中加入0.1g表面活性剂，继续磁力搅拌10min；

步骤三：将钼酸钠溶液以2mL/min的速度逐滴加入氯化锌溶液中，搅拌1h，在常温下静置反应4d；

步骤四：将步骤三中得到的粉体以9000r/min离心12min后，无水乙醇和蒸馏水交替冲洗3次，然后在烘箱中以60℃烘干即得到ZnMoO₄·0.8H₂O。

实施例3

步骤一：将摩尔比为1:1的氯化锌和钼酸铵分别溶于蒸馏水中，磁力搅拌10min使其充分溶解；

步骤二：分别在上述溶液中加入表面活性剂SDS，其中每100mL溶液中加入1g表面活性剂，继续磁力搅拌10min；

步骤三：将钼酸铵溶液以3mL/min的速度逐滴加入氯化锌溶液中，搅拌2h，在常温下静置反应1d；

步骤四：将步骤三中得到的粉体以8500r/min离心15min后，无水乙醇和蒸馏水交替冲洗6次，然后在烘箱中以60℃烘干即得到ZnMoO₄·0.8H₂O。

实施例4

步骤一：将摩尔比为1:1的硝酸锌和钼酸钠分别溶于蒸馏水中，磁力搅拌10min使其充分溶解；

步骤二：分别在上述溶液中加入表面活性剂SDS，其中每100mL溶液中加入1g表面活性剂，继续磁力搅拌10min；

步骤三：将钼酸钠溶液以1mL/min的速度逐滴加入硝酸锌溶液中，搅拌3h，在常温下静置反应3d；

步骤四：将步骤三中得到的粉体以8000r/min离心10min后，无水乙醇和蒸馏水交替冲洗5次，然后在烘箱中以60℃烘干即得到ZnMoO₄·0.8H₂O。