[发明专利]一种CoMoOx

说明书

本发明涉及一种CoMoOx/碳/硫复合纳米材料的制备方法、锂离子电池负极及锂离子半电池。本发明结合水热法、金属氧化物表面硫化改性技术以及锂电池的组装与电化学测试，通过对钼酸钴纳米线进行碳化和硫化，作为锂电的负极材料组装成半电池，该负极材料使用安全并且廉价的钼酸钴为原料，成本较低，安全性高。该复合纳米结构具有超大的比表面积，能同时增强电子和电解液离子的传输，金属氧化物的选择保证了纳米材料具备一定的初始容量，碳化增强了材料的导电性，而硫化的表面改性进一步增多了该负极材料的反应活性位点。

技术领域

本发明属于纳米尺寸的金属氧化物技术领域，具体涉及一种CoMoO_x/碳/硫复合纳米材料的制备方法、锂离子电池负极及锂离子半电池。

背景技术

负极是锂离子电池不可或缺的核心组成，目前主要采用碳材料及钛酸锂材料制备。钛酸锂材料的体积零应变可满足大倍率的充放电及超长的循环寿命(高达104次)，但自身电压平台过高，且在充放电循环时存在胀气现象，从而引发循环性下降问题，在实际应用时存在诸多困难。石墨化碳、无定形碳等碳阳极材料由于具有天然丰富性和化学稳定性，已被广泛合成。但是，单纯碳负极材料的嵌锂电位(约0.1vs.Li/Li⁺)与锂单质过于接近，因而造成在大电流充放电的锂枝晶问题，以及嵌锂石墨的高反应活性引发的一系列安全性问题。与此同时，普通碳材料低的理论容量(372mAh g^-1)也限制了它们在锂离子中的高能储存应用。因此，开发新型的锂离子电池负极用材料至关重要。

过渡金属氧化物具有较高的理论容量，相比于碳材料能够提供较高的能量密度。近年来，二元金属氧化物如NiCo₂O₄、ZnSnO₄、过渡金属钼酸盐(CoMoO₄和NiMoO₄)，由于其多重的氧化态和高的电导率，显示出比单组分氧化物更好的性能。其中，过渡金属钼酸盐由于相对丰富的可用性、低成本和环境友好等优势，已作为潜在的锂离子负极材料并引起了人们极大的兴趣。令人遗憾的是，过渡金属钼酸盐基负极材料由于电导率低、颗粒聚集严重、重复充放电过程中体积变化剧烈，经常受到低倍率性能和短寿命的困扰。

发明内容

本发明的目的就在于针对上述现有技术的不足，提供一种CoMoO_x/碳/硫复合纳米材料的制备方法、锂离子电池负极及锂离子半电池。本发明以钼酸钴纳米线为基体，经过加热碳化处理以及硫化表面改性，得到具备高容量、超大的比表面积以及优良的导电性能的CoMoO_x/碳/硫复合纳米材料，可作为锂离子电池负极材料制备锂离子半电池。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明结合水热法、金属氧化物表面硫化改性技术以及锂电池的组装与电化学测试，通过对钼酸钴纳米线进行碳化和硫化，作为锂离子电池的负极材料组装成半电池，该负极材料使用安全并且廉价的钼酸钴为原料，成本较低，安全性高。该复合纳米结构具有超大的比表面积，能同时增强电子和电解液离子的传输，金属氧化物的选择保证了纳米材料具备一定的初始容量，碳化增强了材料的导电性，而硫化的表面改性进一步增多了该负极材料的反应活性位点。

一种CoMoO_x/碳/硫复合纳米材料的制备方法，包括以下步骤：

a、制备具有纳米线结构的钼酸钴前驱体，其纳米线直径为50-100nm；

b、以钼酸钴纳米线与碳材料进行复合制备具有优良导电性能的复合材料CoMoO_x/碳；

c、以CoMoO_x/碳材料进行硫元素掺杂，进行纳米材料的表面改性得到CoMoO_x/碳/硫复合纳米材料。