一种钼酸钴/碳纳米棒的制备方法及其在锂离子电池的应用与流程

本发明涉及纳米材料及其应用领域，尤其涉及一种钼酸钴/碳纳米棒的制备方法及其在锂离子电池中的应用。

背景技术：

锂离子电池电化学性能的提高关键在于选择合适的电极材料。石墨作为目前广泛商业化的锂离子电池负极材料，具有成本低、循环稳定性良好的优点，但其嵌锂电位低，充放电过程中锂金属的沉积造成了一定的安全隐患，因此开发其它高容量、循环性能好的负极材料仍然是锂电池领域的研究重点。

钼酸钴由于具有稳定的晶体结构，可应用于锂离子负极材料、超级电容器电极材料以及催化剂等，并呈现出了良好的电化学性能和催化活性，因此在能量存储和催化领域拥有广阔的应用前景。在合成工艺方面，钼酸钴纳米材料的可控合成方法主要有溶胶- 凝胶法、微波辐射法和水热法等，但合成出形貌规整、尺寸均匀、分散性良好的钼酸钴一维纳米材料仍具有一定难度，且合成产物多为性能较低的片状、颗粒状或棒状结构，而应用于锂离子电池的性能良好的钼酸钴纳米棒复合材料并未见报道，这在很大程度上限制了该材料的广泛应用和发展。针对上述问题，本发明专利提供一种钼酸钴/碳纳米棒复合材料的制备方法，其采用溶剂热法成功制备出了形貌可控的碳附着在钼酸钴表面的纳米棒材料，且该材料表现出了良好的电化学性能，该制备方法同时也对其他钼酸盐复合材料的合成具有一定的指导意义。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种钼酸钴/碳纳米棒的制备方法及其在锂离子电池中的应用，该方法操作简便，成本低，产率高，且得到的产品纯度高，可以大规模合成。钼酸钴/碳纳米棒应用于锂离子电池时具有高的比容量、良好的循环稳定性等优点，具有广阔的应用前景。

本发明的钼酸钴/碳纳米棒的制备方法具体步骤为：

（1）分别将2-5克的钼酸铵和2-5克的氯化钴加入到30毫升去离子水中，充分搅拌至形成透明溶液；

（2）将1-3克的葡萄糖加入到步骤（1）的混合溶液中，80℃下恒温搅拌8-10小时，所得预产品用无水乙醇清洗3-5次，干燥；

（3） 将所得预产品置于氮气气氛炉中500℃煅烧，最终获得钼酸钴/碳纳米棒。

本发明的钼酸钴/碳纳米棒复合材料应用于锂离子电池中，作为储理材料。钼酸钴/碳纳米棒用于锂离子电池的组装方法为：将钼酸钴/碳纳米棒、乙炔黑和聚四氟乙烯按质量比为5:3:2混合研磨均匀后涂在铜箔上，真空干燥后作为负极，以金属锂片作为参比电极和对电极，以1摩尔/升LiPF₆/EC-DMC溶液作为电解质，在手套箱中组装成所述锂离子电池， 其中EC与DMC的体积比为1:1。

本发明的优点在于：本发明提供了一种钼酸钴/碳纳米棒的制备方法，其操作简便、成本低、纯度高、产量高、性能优异；采用该钼酸钴/碳纳米棒作为锂离子电池储锂材料，具有容量高、循环性能良好等优异性能。

附图说明

图1为本发明所制得的钼酸钴/碳纳米棒的XRD图。

图2为本发明所制得的钼酸钴/碳纳米棒的扫描电镜图。

图3为本发明所制得的钼酸钴/碳纳米棒作为负极材料的锂离子电池的放电比容量和循环次数关系图。

具体实施方式

以下结合具体实施例充分说明本发明，但本发明不仅限于此。

实施例1

一种钼酸钴/碳纳米棒的制备方法，包括以下步骤：

（1）分别将2克的钼酸铵和2克的氯化钴加入到30毫升去离子水中，充分搅拌至形成透明溶液；

（2）将1克的葡萄糖加入到步骤（1）的混合溶液中，80℃下恒温搅拌8小时，所得预产品用无水乙醇清洗3次，干燥；

（3） 将所得预产品置于氮气气氛炉中500℃煅烧，最终获得钼酸钴/碳纳米棒。

将所得钼酸钴/碳纳米棒材料用于组装锂离子电池，其组装过程包括：将钼酸钴/碳纳米棒、乙炔黑和聚四氟乙烯按质量比为5:3:2混合研磨均匀后涂在铜箔上，真空干燥后作为负极材料，以金属锂片作为参比电极和对电极，以1摩尔/升LiPF₆/EC-DMC溶液作为电解质，在充满氩气的手套箱中组装成所述锂离子电池，其中EC与DMC的体积比为1:1。

本实施例组装的锂离子电池在100 mA g^-1电流密度下循环充放电100次后，放电比容量为565 mAh g^-1，表明了其良好的循环稳定性能。

实施例2

一种钼酸钴/碳纳米棒的制备方法，包括以下步骤：

（1）分别将5克的钼酸铵和5克的氯化钴加入到30毫升去离子水中，充分搅拌至形成透明溶液；

（2）将2克的葡萄糖加入到步骤（1）的混合溶液中，80℃下恒温搅拌10小时，所得预产品用无水乙醇清洗5次，干燥；

（3） 将所得预产品置于氮气气氛炉中500℃煅烧，最终获得钼酸钴/碳纳米棒。

将所得钼酸钴/碳纳米棒用于组装锂离子电池，其组装过程包括：将钼酸钴/碳纳米棒、乙炔黑和聚四氟乙烯按质量比为5:3:2混合研磨均匀后涂在铜箔上，真空干燥后作为负极材料，以金属锂片作为参比电极和对电极，以1摩尔/升LiPF₆/EC-DMC溶液作为电解质，在充满氩气的手套箱中组装制成所述锂离子电池，其中EC与DMC的体积比为1:1。

本实施例组装的锂离子电池在100 mA g^-1电流密度下循环充放电100次后，放电比容量为565 mAh g^-1，表明了其良好的循环稳定性能。