[发明专利]一种Mo2C/CNTs纳米片电极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种Mo₂C/CNTs纳米片电极材料及其制备方法，属于电池材料技术领域，包括以下步骤：1)将钼酸铵溶液与N,N‑二正丁基尿素溶液充分混匀，得到溶液A；2)将碳纳米管CNTs溶解于去离子水中，超声分散2～4h，得到溶液B；3)将溶液B逐滴滴加至溶液A中，加热蒸发溶剂至体积为起始混合液体积的0.01‑0.1，得到悬浊液C；4)将悬浊液C冷冻干燥，收集干燥产物作为前驱物D；5)将前驱物D在氩气气氛下，热处理，制得Mo₂C/CNTs纳米片电极材料。该制备方法简单可靠，无需添加其它还原剂，且合成温度较低，重复性高；经该方法制得的Mo₂C/CNTs纳米片电极材料，结晶性好，纯度高，无杂质，具有良好电化学稳定性。

技术领域

本发明属于电池材料技术领域，涉及一种锂离子电池负极材料制备方法，具体涉及一种Mo₂C/CNTs纳米片电极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池以其工作电压高、能量密度高、循环寿命长以及自放电小、环保无毒等优势，在数码相机、笔记本电脑等便携式电子设备和电动交通工具中有广泛应用前景。

近年来，过渡金属碳化物作为一种新型锂离子电池负极材料，受到研究者关注。其中，碳化钼电子电导率好，可逆性好[Chen M,Zhang J,Chen Q,et al. Construction ofreduced graphene oxide supported molybdenum carbides composite electrode ashigh-performance anode materials for lithium ion batteries[J]. MaterialsResearch Bulletin,2015,73.]，有望成为倍率性能卓越的负极材料，如 Mo₂C-C[Qing G,Xinyu Z,Ying X,et al.Amild route to mesoporous Mo₂C–C hybrid nanospheres forhigh performance lithium-ion batteries[J].Nanoscale,2014, 6(11):6151-6157.]在2000mA·g^-1电流密度下循环50圈仍能保持380mAh·g^-1的充放电比容量。另一方面，碳化钼可作为其它导电性较差电极材料复合物，从而大大提升电极材料的导电性和体积稳定性，如MoO₂/Mo₂C复合电极在 1000mA·g^-1电流密度下循环140圈保持500mAh·g^-1充放电比容量[Zhang H J, Wang K X,Wu X Y,et al.MoO2/Mo2C Heteronanotubes Function as High-Performance Li-Ion Battery Electrode[J].Advanced Functional Materials, 2014,24(22):3399–3404.]，MoO₂/Mo₂C/C复合电极在100mA·g^-1电流密度下循环100圈保持800mAh·g^-1充放电比容量[Mohammad Ihsan,Hongqiang Wang, Siti R.Majid,etal.MoO₂/Mo₂C/C spheres as anode materials for lithium ion batteries[J].Carbon,2015,96,1200-1207.]，因此开发Mo₂C材料具有广泛的应用前景。另一方面，Mo₂C的合成工艺复杂，如需要在H₂还原的情况[Chen M, Zhang J,Chen Q,et al.Construction ofreduced graphene oxide supported molybdenum carbides composite electrode ashigh-performance anode materials for lithium ion batteries[J].MaterialsResearch Bulletin,2015,73.]，较高合成温度 (1673K)[Huang K,Bi K,Liang C,etal.Graphite Carbon-Supported Mo2C Nanocomposites by a Single-Step Solid StateReaction for Electrochemical Oxygen Reduction.[J].Plos One,2015,10(9).]，溶剂热-碳化两步合成法[Qing G,Xinyu Z, Ying X,et al.A mild route to mesoporousMo₂C-C hybrid nanospheres for high performance lithium-ion batteries.[J].Nanoscale,2014,6(11):6151-6157.]。上述制备方法条件苛刻，难于实现工业化生成，因而有必要开发低成本，合成温度较低，工艺简单的Mo₂C合成方法并应用于锂离子电池负极材料。