本發(fā)明涉及一種新材料的制備，尤其涉及一種鉬基快充負(fù)極材料的制備工藝。

背景技術(shù)：

1、隨著鋰電設(shè)備或工具能量消耗的不斷提高，人們對鋰離子電池性能的要求也逐漸增加，傳統(tǒng)的電極材料已經(jīng)無法滿足現(xiàn)今日益增長的能源需求，導(dǎo)致了鋰離子電池仍存在一些問題。為了更廣泛地將鋰離子電池進(jìn)行應(yīng)用，就要實現(xiàn)更高的容量和更出色的循環(huán)穩(wěn)定性，而在電極材料上進(jìn)行突破才是解決問題的根本所在。

2、目前來講，商業(yè)化中應(yīng)用最多的負(fù)極材料為硅碳材料，其中以石墨為主的碳材料雖然具有穩(wěn)定的電池性能，但其較低的理論容量不足以滿足日益擴(kuò)大的能源需求，硅材料由于其巨大的體積變化率嚴(yán)重的影響了具體的應(yīng)用。其中鉬基復(fù)合材料因其獨特的形貌、高理論容量和良好的導(dǎo)電生而具有優(yōu)異的電化學(xué)性能，被認(rèn)為是一類很有前景的鋰離子電池負(fù)極材料。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對上述問題，本發(fā)明提供一種鉬基快充負(fù)極材料的制備工藝。

2、本發(fā)明的第一技術(shù)目的是提供一種具有高比表面積和孔容、優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性的中空碳球制備方法。

3、本發(fā)明的第二技術(shù)目的是提供一種具有高效催化活性、環(huán)境友好性、低成本并易于調(diào)控的前驅(qū)體mo-pda制備方法。

4、本發(fā)明的第三種技術(shù)目的是提供一種具有更高比容量、快充性能好、穩(wěn)定性強(qiáng)的鉬基快充負(fù)極材料的制備。

5、本發(fā)明提供的一種鉬基快充負(fù)極材料的制備，包括以下步驟：一種鉬基快充負(fù)極材料的制備，包括以下步驟：碳材料的合成、中空碳球的合成、moo3的合成、草酸鉬溶液的合成、前驅(qū)體mo-pda的合成、c@mo2c/n-c的合成。

6、作為優(yōu)選，步驟（1）碳材料的合成

7、量取一定量的β-環(huán)糊精和一定量的氫氧化鈉，放置于1號燒杯，量取一定量的乙醇和一定量的去離子水，放置于2號燒杯，并加入攪拌子攪拌，將一號燒杯中的溶液緩慢加入二號燒杯，蓋上保鮮膜，攪拌至澄清，打開載氣，霧化器的文丘里效應(yīng)使混合溶液霧化形成氣溶膠小液滴，然后使用氨氣推動這些氣溶膠小液滴通過加熱區(qū)并在此發(fā)生脫水碳化，最后由收集器上的濾紙收集產(chǎn)生的碳材料；

8、步驟（2）中空碳球的合成

9、將上述步驟中所得產(chǎn)物碳材料置于管式爐中通入氮氣煅燒，高溫煅燒保持一段時間，隨后自然降溫，得到hcss，將hcss在hf溶液中浸泡一段時間后離心洗滌，得到中空碳球，取一定量的中空碳球均勻地分散在濃硝酸中，高溫回流反應(yīng)一段時間后離心洗滌干燥后收集得到官能化過的中空碳球；

10、步驟（3）moo3的合成

11、將一定量的去離子水加入適量金屬鉬粉中磁力攪拌一段時間，使其均勻分散，然后將一定量的雙氧水逐滴加入鉬粉溶液并連續(xù)攪拌，將得到的橙紅色溶液靜置一段時間，轉(zhuǎn)移到高壓釜中，在高溫下保持一段時間，待高壓釜冷卻至室溫后，過濾得到沉淀，將該沉淀離心清洗，持續(xù)離心一段時間，以此用去離子水、無水乙醇清洗，循環(huán)清洗多次后得到最終的白色沉淀，將該白色沉淀在烘箱中烘干，得到moo3粉末；

12、步驟（4）草酸鉬溶液的合成

13、取一定量的moo3于錐形瓶中，加入一定量的去離子水，超聲、攪拌一段時間，加入一定量的二水合草酸溶解至分散均勻，在高溫下油浴回流加熱，并攪拌溶液至澄清時結(jié)束；

14、步驟（5）前驅(qū)體mo-pda的合成

15、分別量取一定量的異丙醇和一定量的去離子水加入燒杯，攪拌一段時間后，用移液槍吸取少量上述的草酸鉬澄清溶液加入燒杯，繼續(xù)攪拌一段時間，取一定量的鹽酸多巴胺加入上述混合液，超聲一段時間后，將溶液移至反應(yīng)釜，在高溫下水熱反應(yīng)一段時間后，將產(chǎn)物離心后真空干燥一段時間得到前驅(qū)體mo-pda；

16、步驟（6）c@mo2c/n-c的合成

17、將一定量的中空碳球和少量葡萄糖超聲分散到一定量的水中，加入一定量的抗壞血酸和一定量的前驅(qū)體mo-pda并攪拌一段時間，將所得液體轉(zhuǎn)入含有一定量的聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓釜中，放入烘箱進(jìn)行高溫反應(yīng)并持續(xù)一段時間，等待自然降溫至完全冷卻后打開，將所得產(chǎn)物離心洗滌后烘干，為了提高所得產(chǎn)物的結(jié)晶度，將烘干后的粉末置于管式爐中以高溫氮氣氛圍，在一定的升溫速率下煅燒一段時間后，收集的黑色粉末為c@mo2c/n-c。

18、本發(fā)明的第一技術(shù)目的是通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)的：

19、作為優(yōu)選，步驟（1）碳材料的合成

20、量取1~3ml的β-環(huán)糊精和12~17ml的乙醇，放置于1號燒杯，量取5~10ml的乙醇和5~10ml的水和1~5ml的去離子水，放置于2號燒杯，并加入攪拌子攪拌，將一號燒杯中的溶液緩慢加入二號燒杯，蓋上保鮮膜，繼續(xù)攪拌20~25h后至溶液澄清，打開載氣，霧化器的文丘里效應(yīng)使混合溶液霧化形成氣溶膠小液滴，然后使用氨氣推動這些氣溶膠小液滴通過加熱區(qū)并在此發(fā)生脫水碳化，最后由收集器上的濾紙收集產(chǎn)生的碳材料。

21、采用本發(fā)明，優(yōu)點在于，原料成本較低，采用溶液聚合法，操作簡單，易于控制，并且此法易于改性，通過調(diào)節(jié)合成過程中的條件，可以實現(xiàn)對碳材料的性能調(diào)控和改性。

22、作為優(yōu)選，步驟（2）中空碳球的合成

23、將上述步驟中所得產(chǎn)物碳材料置于管式爐中通入氮氣煅燒，在600~700℃的高溫下煅燒保持1~5h，升溫速率為1~5℃/min，隨后自然降溫，得到hcss，將hcss在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10~30%的hf溶液中浸泡20~25h后，離心洗滌，得到中空碳球，取0.1~0.5g的中空碳球均勻地分散在10~50ml的濃硝酸中，70~100℃的高溫回流反應(yīng)5~10h后，離心洗滌干燥后收集得到官能化過的中空碳球。

24、采用本發(fā)明，優(yōu)點在于，碳材料合成的中空碳球具有較高的比表面積、良好的空隙結(jié)構(gòu)和中性環(huán)境，hf溶液和濃硝酸都具有很強(qiáng)的活性，能夠迅速與碳源發(fā)送反應(yīng)，促進(jìn)中空碳球的形成，使用碳材料合成可以減少對環(huán)境的污染。

25、本發(fā)明的第二技術(shù)目的是通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)的：

26、作為優(yōu)選，步驟（3）moo3的合成

27、將10~20ml的去離子水加入1~5g的金屬鉬粉中磁力攪拌10~30min，使其均勻分散，然后將10~30ml的雙氧水逐滴加入上述溶液并連續(xù)攪拌，將得到的橙紅色溶液靜置10~30min，轉(zhuǎn)移到高壓釜中，在100~300℃的高溫下保持20~25h，待高壓釜冷卻至室溫后，過濾得到沉淀，將該沉淀離心清洗，離心轉(zhuǎn)速為5000~10000rpm，持續(xù)離心5~10min，以此用去離子水、無水乙醇清洗，循環(huán)清洗5~10次后得到最終的白色沉淀，將該白色沉淀在70~100℃的烘箱中烘干，得到moo3粉末。

28、采用本發(fā)明，優(yōu)點在于，磁力攪拌能夠使反應(yīng)物充分接觸并快速反應(yīng)，提高了反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率，并有利于獲得均勻一致的moo3，再經(jīng)過煅燒，就可以得到高純度的moo3。

29、作為優(yōu)選，步驟（4）草酸鉬溶液的合成

30、取1~3g的moo3于錐形瓶中，加入30~60ml的去離子水，超聲、攪拌10~30min，加入1~5g的二水合草酸溶解至分散均勻，在70~100℃的高溫下油浴回流加熱，并攪拌溶液至澄清時結(jié)束。

31、作為優(yōu)選，步驟（5）前驅(qū)體mo-pda的合成

32、分別量取25~30ml的異丙醇和5~10ml的去離子水加入燒杯，攪拌20~30min后，用移液槍吸取1~3ml上述的草酸鉬澄清溶液加入燒杯，繼續(xù)攪拌20~30min，取250~300mg的鹽酸多巴胺加入上述混合液，超聲20~30min后，將溶液移至反應(yīng)釜，在150~200℃的高溫下水熱反應(yīng)20~25h后，將產(chǎn)物離心后真空干燥20~25h得到前驅(qū)體mo-pda。

33、采用本發(fā)明，優(yōu)點在于，異丙醇作為溶劑能夠提供溫和的反應(yīng)環(huán)境，并有助于草酸鉬澄清溶液中前驅(qū)體mo-pda的析出，提高了產(chǎn)物的純度，合成過程中產(chǎn)生的產(chǎn)物對環(huán)境影響小。

34、本發(fā)明的第三技術(shù)目的是通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)的：

35、作為優(yōu)選，步驟（6）c@mo2c/n-c的合成

36、將10~30mg的中空碳球和0.1~0.5g的葡萄糖超聲分散到20~50ml的水中，加入50~100mg的抗壞血酸和150~200mg的前驅(qū)體mo-pda并攪拌20~30min，將所得液體轉(zhuǎn)入含有100~150ml的聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓釜中，放入烘箱進(jìn)行150~200℃的高溫反應(yīng)并持續(xù)20~25h，等待自然降溫至完全冷卻后打開，將所得產(chǎn)物離心洗滌后烘干，為了提高所得產(chǎn)物的結(jié)晶度，將烘干后的粉末置于管式爐中以500~600℃的高溫氮氣氛圍，在0.5~1℃/min的升溫速率下煅燒1~3h后，收集的黑色粉末為c@mo2c/n-c。

37、采用本發(fā)明，優(yōu)點在于，中空碳球作為載體，提供了較大的比表面積和孔容，使用葡萄糖、抗壞血酸等天然產(chǎn)物對環(huán)境友好，并且合成過程相對簡單，在高溫氮氣氛圍中煅燒，能保持壓力穩(wěn)定，有利于形成穩(wěn)定的負(fù)極材料。

38、綜上所述，本發(fā)明具有以下有益效果：

39、1.采用本發(fā)明，優(yōu)點在于，使用的原料成本較低，采用溶液聚合法，操作簡單，易于控制，并且此法易于改性，通過調(diào)節(jié)合成過程中的條件，可以實現(xiàn)對碳材料的性能調(diào)控和改性；

40、2.采用本發(fā)明，優(yōu)點在于，碳材料合成的中空碳球具有較高的比表面積、良好的空隙結(jié)構(gòu)和中性環(huán)境，hf溶液和濃硝酸都具有很強(qiáng)的活性，能夠迅速與碳源發(fā)送反應(yīng)，促進(jìn)中空碳球的形成，使用碳材料合成可以減少對環(huán)境的污染；

41、3.采用本發(fā)明，優(yōu)點在于，磁力攪拌能夠使反應(yīng)物充分接觸并快速反應(yīng)，提高了反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率，并有利于獲得均勻一致的moo3，再經(jīng)過煅燒，就可以得到高純度的moo3；

42、4.采用本發(fā)明，優(yōu)點在于，異丙醇作為溶劑能夠提供溫和的反應(yīng)環(huán)境，并有助于草酸鉬澄清溶液中前驅(qū)體mo-pda的析出，提高了產(chǎn)物的純度，合成過程中產(chǎn)生的產(chǎn)物對環(huán)境影響??；

43、5.采用本發(fā)明，優(yōu)點在于，中空碳球作為載體，提供了較大的比表面積和孔容，使用葡萄糖、抗壞血酸等天然產(chǎn)物對環(huán)境友好，并且合成過程相對簡單，在高溫氮氣氛圍中煅燒，能保持壓力穩(wěn)定，有利于形成穩(wěn)定的負(fù)極材料。