[发明专利]钠离子预嵌入型MoO3纳米带及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料与电化学技术领域，具体涉及钠离子预嵌入型MoO₃纳米带材料结构及其制备方法，该纳米带可作为锂离子电池正极活性材料。

背景技术

锂离子电池作为一种新型高能电化学电源，具有安全可靠、对环境污染小、质量轻、比容量高等优点，已经成为笔记本电脑、数码相机、移动电话等高附加值电子产品的首选电源。锂离子电池的发展对于有效缓解环境污染问题、保障国家能源安全以及满足人们不断增长的生活需求有着非常深远的意义。

MoO₃，具有典型的层状结构，可适于锂离子的嵌入和脱出，其作为锂离子电池的正极材料，具有高容量、低成本、资源丰富、无毒等优点，从而受到了广泛关注。但是MoO₃电导率较低，在循环过程中结构容易遭到破坏，因此在循环过程中容量衰减较快，从而限制了其发展和应用。所以我们在层间预嵌入钠离子，这样可以避免循环初期容量的衰减，使MoO₃的电化学性能得到改善。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术而提供一种钠离子预嵌入型MoO₃纳米带及其制备方法，其制备工艺简单、符合绿色化学的要求，所得的钠离子预嵌入型MoO₃纳米带具有优良的电化学性能，可作为锂离子电池正极活性材料。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：钠离子预嵌入型MoO₃纳米带的制备方法，包括有以下步骤：

1)在去离子水中加入0.36g MoO₃纳米带、0.3g PEG4000和1mmol NaCl，搅拌；

2)将步骤1)所得溶液移入反应釜中，进行水热反应，然后取出冷却至室温；

3)将步骤2)所得的产物离心分离后，用去离子水与乙醇反复洗涤，最后置于烘箱中烘干，即得到钠离子预嵌入型MoO₃纳米带。

按上述方案，所述的MoO₃纳米带的制备方法是：

a)在H₂O₂中缓慢加入钼粉，再加入适量去离子水，搅拌，得到橙色酸溶液，然后置于水浴锅内水浴；

b)将步骤a)所得的溶液移入反应釜中，进行水热反应，然后取出冷却至室温；

c)将步骤b)所得的产物离心分离，洗涤，然后置于烘箱中烘干即得到MoO₃纳米带。

按上述方案，步骤a)水浴温度为70-80℃，水浴时间4-6h。

按上述方案，步骤b)所述的水热反应温度为160-180℃，反应时间为4-6h。

按上述方案，步骤2)所述的水热反应温度为160-180℃，反应时间为2-3d。

上述任意制备方法所得的钠离子预嵌入型MoO₃纳米带，所述的MoO₃纳米带宽度为180-200nm，长度为5-10微米。

述的钠离子预嵌入型MoO₃纳米带结构材料作为锂离子电池正极活性材料的应用。

由于MoO₃纳米带的晶体结构在充放电过程中会造成破坏，因此在充放电之前，对材料进行了预钠化，使钠离子提前嵌入到MoO₃纳米带的晶格中间，这样可以有效的防止充放电过程中对结构进行的破坏，因为当钠离子嵌入到晶格层间时，层间间距会被撑大，因此可以便于锂离子在充放电过程中进行嵌入脱出。

本发明的有益效果是：采用在层间预嵌入钠离子，这样避免了循环初期容量的大幅衰减，使MoO₃的电化学性能得到改善，不仅提高了材料电导率，而且还有效地改善电极材料的循环稳定性，使其成为锂离子电池的潜在应用材料，符合绿色化学的要求，利于市场化推广。

附图说明

图1是本发明实施例1钠离子预嵌入型MoO₃纳米带与纯MoO₃纳米带的XRD对比图；

图2是本发明实施例1钠离子预嵌入型MoO₃纳米带的SEM图；

图3从左到右依次是本发明实施例1钠离子预嵌入型MoO₃纳米带的TEM图、HRTEM图和SAED图；

图4是本发明实施例1的钠离子预嵌入型MoO₃纳米带与纯MoO₃纳米带的CV对比图；