[发明专利]一种包覆型钼酸铌锂材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种包覆型钼酸铌锂材料，由锂、铌、钼、硅、氧元素组成，以LNM@LSO表示，该材料颗粒粒径为300～600纳米；颗粒结构特征表现为硅酸锂呈膜状均匀包覆于钼酸铌锂颗粒外面，包覆层厚度为3～10纳米，其中所述包覆型钼酸铌锂材料中各种元素摩尔比Li:Nb:Mo:Si为1.004:1:1:0.002～1.040:1:1:0.02之间任意比例。本发明还公开了所述材料在制备锂离子电池负极材料中的应用。实验证实本发明的新型包覆钼酸铌锂负极材料具有较高的比容量、较好的电子电导率和离子电导率以及循环稳定性和高倍率性能，有望在锂离子电池负极材料领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种包覆型钼酸铌锂材料及其制备方法与应用。属于锂离子电池负极材料技术领域。

背景技术

近年来，对于电动汽车、便携式电子产品等设备的需求持续增长，使得锂离子电池的相关技术发展迅速。负极是锂离子电池的重要组成部分，而负极材料的性能对电池的小型化起着重要作用。目前广泛应用的商业化负极材料主要是石墨。虽然石墨价格低廉，但是其理论容量低，倍率性能较差，而且碳材料电位低，可能存在诸如着火甚至爆炸等比较大的安全隐患。因此，石墨负极已经远远不能够满足目前的市场需求。因此，寻找碳材料之外的新型锂离子电池负极材料，在循环稳定性、倍率性能和长寿命等方面获得突破，是当前锂离子电池相关研究的重要方向。

文献调研发现，含钼的化合物(包括二元氧化物和多元金属氧化物等)，是一类性能优良、具有应用前景的负极材料。特别是含有可变价态元素的多元钼氧化物，有可能具备较高的理论储锂容量。而且，由于其特殊的晶体框架结构，多元钼氧化物有可能表现出更好的循环稳定性。检索显示，目前所研究的含钼化合物负极材料通常为二元、三元化合物，罕有关于多元钼化合物电极材料的电化学性能的研究报道。

申请人研究发现钼酸铌锂(LiNbMoO₆)是一种电化学性能较好的锂离子电池负极材料。但是，纯相钼酸铌锂材料的锂离子电导率比较差，导致充放电过程中锂离子扩散系数低，不能满足高性能锂离子电池负极材料的要求。申请人深入研究发现，通过对钼酸铌锂材料进行特殊表面包覆处理，可以提高材料的离子电导率，其电子电导也有改善，进而明显提高材料的电化学性能。目前，关于包覆型钼酸铌锂材料的相关论文或专利还未见报道。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明要解决的问题是提供一种新型包覆型钼酸铌锂材料及其制备方法与应用。

本发明所述的包覆型钼酸铌锂材料，由锂、铌、钼、硅、氧元素组成，以LNM@LSO 表示，外观呈深灰蓝色至黑色粉末状，电子显微镜下观察粉末呈现不规则多面体颗粒形状或近似球形多面体颗粒形状；

其特征在于：

所述包覆型钼酸铌锂材料颗粒粒径尺寸范围为300纳米～600纳米；颗粒结构特征表现为硅酸锂(Li₂SiO₃)呈膜状均匀包覆于钼酸铌锂颗粒外面，包覆层厚度为3纳米～10 纳米，其中所述包覆型钼酸铌锂材料中各种元素摩尔比Li:Nb:Mo:Si为1.004:1:1:0.002～1.040:1:1:0.020之间任意比例，且Nb:Mo比例为1:1，Li:Si为1.004: 0.002～1.04:0.020之间任意比例。

上述包覆型钼酸铌锂材料在制备成电极进行充放电实验中，循环100圈之后其可逆容量、其材料离子电导率和电子电导等电化学性能均明显优于未包覆钼酸铌锂材料。