[发明专利]一种碳化钼/碳复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种碳化钼/碳复合材料及其制备方法和应用，所述制备方法包括如下步骤：(1)将钼源、铜源和沉淀剂溶于水中，混合，得到混合物，而后将得到的混合物进行水热反应，得到前驱体；(2)将步骤(1)得到的前驱体在乙炔气体或乙炔和氩气的混合气体中进行热处理，得到Mo₂C/Cu/C复合材料；(3)将步骤(2)得到的Mo₂C/Cu/C复合材料置于FeCl₃水溶液中，除去铜，得到所述碳化钼/碳复合材料；碳化钼/碳复合材料具有较高的电子电导和离子电导，在作为电极材料时具有高比容量、优异的循环稳定性和长循环寿命；碳化钼/碳复合材料的制备方法简单、原料易得、价格低廉、易于实现，有望应用于锂离子电池中。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，涉及一种碳化钼/碳复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着新能源汽车的大力发展，锂离子电池产业已经进入快速发展阶段。影响锂离子电池性能的关键材料主要有正极材料、负极材料、电解液等。在负极材料方面，传统石墨负极材料理论比容量仅为372mAh/g，限制了锂离子电池能量密度的提升。

鉴于二维单层材料具有平整的表面和较大的比表面积，作为电池的负极材料极有可能获得高能量密度和高迁移率。其中，Mo₂C具有极佳的动力学和热力学稳定性，对于锂离子的迁移势垒为35meV，具有出色的迁移特性，理论比容量为526mAh/g，是十分理想的锂离子电池负极材料。因此，其作为锂离子电池负极材料的研究值得进一步探索。

CN107799745A公开了一种碳化钼硫复合材料及其制备方法和应用，所述碳化钼硫复合材料包含碳化钼和硫单质，碳化钼为多孔棒状结构，长度为1-5μm，直径为30-60nm，硫单质掺杂于碳化钼的孔隙中，碳化钼与硫单质的质量比为1-9:9-1；该发明制备的碳化钼硫复合材料可以提高锂硫电池的循环稳定性和使用寿命。

CN107464938A公开了一种具有核壳结构的碳化钼/碳复合材料及其制备方法和在锂空气电池中的应用，该复合材料采用具有核壳结构，内核和外壳均由表面多孔的碳化钼掺杂碳材料构成，其制备方法是将钼酸盐溶液与树脂溶液混合，得到悬浮液，所述悬浮液通过溶剂热法合成球形前驱体；所述球形前驱体置于保护气氛中，在高温下进行热处理，即得导电性能好、比表面积大及催化活性高的碳化钼/碳复合材料；将该发明制备的复合材料应用于锂空气电池中，可以增加电池的容量和循环性能。

上述方式虽然公开了碳化钼复合材料及其应用，但其仍然存在一定局限性，应用于锂离子电池的比容量高、循环稳定性高以及循环寿命长的碳化钼复合材料仍有待研发。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳化钼/碳复合材料及其制备方法和应用，所述碳化钼/碳复合材料颗粒均匀，粒径较小，形貌规整，将其应用于锂离子电池负极材料时具有比容量高、循环稳定性好以及循环寿命长等优点；其制备方法简单，原料易得，价格低廉，易于实现，有望应用于工业化生产。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的目的之一在于提供一种碳化钼/碳复合材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

1)将钼源、铜源和沉淀剂溶于水中，混合，得到混合物，而后将得到的混合物进行水热反应，得到前驱体；

(2)将步骤(1)得到的前驱体在乙炔或乙炔和氩气的混合条件下进行热处理，得到Mo₂C/Cu/C复合材料；

(3)将步骤(2)得到的Mo₂C/Cu/C复合材料置于FeCl₃水溶液中，除去铜，得到所述碳化钼/碳复合材料。

本发明所述的制备方法简单，原料易得，价格低廉，易于得到，有望应用于工业化生产。