本發(fā)明涉及一種鋰離子電池負(fù)極材料的制備方法，具體涉及一種ZnMoO₄·0.8H₂O鋰離子電池負(fù)極片及其制備方法。

背景技術(shù)：

鋰離子電池因具有質(zhì)量輕、體積小、工作電壓高、能量密度高、輸出功率大、充電效率高和無記憶效應(yīng)等優(yōu)點，在手機、筆記本電腦等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

鋰離子電池通常由正極片、負(fù)極片、隔膜、電解液和外殼組成。其中，粘結(jié)劑是用來將電極活性物質(zhì)粘附在集流體上的高分子化合物。它的主要作用是粘結(jié)和保持活性物質(zhì)，增強電極活性材料與導(dǎo)電劑以及活性材料與集流體之間的電子接觸，更好地穩(wěn)定極片的結(jié)構(gòu)，對于在充放電過程中體積會膨脹/收縮的鋰離子電池正負(fù)極來說，要求粘結(jié)劑對此能夠起到一定的緩沖作用。

目前常用的鋰離子電池粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯(PVDF)，溶劑為N-甲基吡咯烷酮(NMP)，但是在鋰離子電池中，PVDF在有機電解液中易溶脹，容易造成極片結(jié)構(gòu)變化，造成電池性能不穩(wěn)定，同時NMP價格較貴、揮發(fā)溫度較高，而且有機溶劑的揮發(fā)會造成一定的環(huán)境問題，因此亟需開發(fā)一種綠色環(huán)保的鋰離子電池負(fù)極片。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種ZnMoO₄·0.8H₂O鋰離子電池負(fù)極片及其制備方法，以克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，將本發(fā)明方法制備的ZnMoO₄·0.8H₂O鋰離子電池負(fù)極片用作鋰離子電池負(fù)極材料，使該鋰電池具有很高的比容量。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種ZnMoO₄·0.8H₂O鋰離子電池負(fù)極片的制備方法，包括以下步驟：

步驟一：將摩爾比為1:1的鋅鹽和鉬酸鹽分別溶于蒸餾水中，攪拌使其充分溶解；

步驟二：分別在上述溶液中加入表面活性劑，并攪拌均勻；

步驟三：將鉬酸鹽溶液逐滴加入鋅鹽溶液中，攪拌均勻后在室溫下靜置分層；

步驟四：將步驟三中得到的下層粉體離心分離后，用蒸餾水和無水乙醇洗滌，然后烘干即得到ZnMoO₄·0.8H₂O鋰離子電池負(fù)極材料；

步驟五：將ZnMoO₄·0.8H₂O與導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑、分散劑混合，并研磨均勻，調(diào)成漿料后涂覆在銅箔上，真空干燥，然后經(jīng)壓片機處理得到ZnMoO₄·0.8H₂O鋰離子電池負(fù)極片。

進(jìn)一步地，所述鉬酸鹽為鉬酸銨或鉬酸鈉，鋅鹽為硝酸鋅或氯化鋅。

進(jìn)一步地，步驟一和步驟二中攪拌方式均為磁力攪拌，攪拌時間均為10min。

進(jìn)一步地，步驟二中表面活性劑為SDS，其中每100mL溶液中加入0.1～1g表面活性劑。

進(jìn)一步地，步驟三中的滴加速度為1～3mL/min，步驟三中攪拌時間為0.5～3h，靜置反應(yīng)時間為1～5d。

進(jìn)一步地，步驟四中離心速度為8000～9000r/min，離心時間為10～15min，洗滌時用無水乙醇和蒸餾水交替沖洗共3～6次，烘干溫度為60℃。

進(jìn)一步地，步驟五中導(dǎo)電劑為乙炔黑；粘結(jié)劑為羧甲基纖維素鈉；分散劑為聚丙烯酸。

進(jìn)一步地，步驟五中將ZnMoO₄·0.8H₂O與導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑、分散劑按質(zhì)量比80:10:5:5混合。

進(jìn)一步地，步驟五中涂覆厚度為15～20μm；真空干燥溫度為80～120℃，時間為12～24h；壓片機壓強為80～120kg/cm²。

一種ZnMoO₄·0.8H₂O鋰離子電池負(fù)極片，采用上述的ZnMoO₄·0.8H₂O鋰離子電池負(fù)極片的制備方法制得。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：

本發(fā)明制備ZnMoO₄·0.8H₂O鋰離子電池負(fù)極片，以羧甲基纖維素鈉和聚丙烯酸為粘結(jié)劑，水溶液為分散劑，乙炔黑為導(dǎo)電劑，減小電極/電解液的界面阻抗和電池的內(nèi)阻，增加了活性材料與電解液的接觸，大大改善了電池的性能，另外，以水作為分散劑，對環(huán)境友好，且價格便宜，能夠起到節(jié)能減排作用，從而實現(xiàn)綠色無污染的生產(chǎn)。采用該負(fù)極片制得的鋰離子電池的充放電電位為0.01～3.0V，在電流密度為100mAg^-1時首次放電比容量達(dá)到890mAhg^-1，首次庫倫效率高達(dá)89.1％，即使在電流密度為500mAg^-1時放電比容量仍高達(dá)280mAhg^-1，制備出的ZnMoO₄·0.8H₂O納米棒純度高、性能優(yōu)異，可以大量合成，適合工業(yè)化生產(chǎn)。

附圖說明

圖1是實施例1制備的ZnMoO₄·0.8H₂O鋰離子電池負(fù)極材料的XRD圖；

圖2是實施例1制備的ZnMoO₄·0.8H₂O鋰離子電池負(fù)極材料的SEM圖；

圖3是實施例1制備的ZnMoO₄·0.8H₂O鋰離子電池負(fù)極材料的TEM圖；

圖4是采用實施例1制得的材料用于模擬電池的充放電循環(huán)性能圖；

圖5是采用實施例1制得的材料用于模擬電池的倍率性能圖；

圖6是采用實施例1制得的材料用于模擬電池的循環(huán)伏安圖。

具體實施方式

下面對本發(fā)明的實施方式做進(jìn)一步詳細(xì)描述：

一種ZnMoO₄·0.8H₂O鋰離子電池負(fù)極片的制備方法，包括以下步驟：

步驟一：將摩爾比為1:1的鋅鹽和鉬酸鹽分別溶于蒸餾水中，磁力攪拌10min使其充分溶解，其中，鉬酸鹽為鉬酸銨或鉬酸鈉，鋅鹽為硝酸鋅或氯化鋅；

步驟二：分別在上述溶液中加入表面活性劑SDS，其中每100mL溶液中加入0.1～1g表面活性劑，繼續(xù)磁力攪拌10min；

步驟三：將鉬酸鹽溶液以1～3mL/min的速度逐滴加入鋅鹽溶液中，攪拌30min～3h，在常溫下靜置反應(yīng)1～5d；

步驟四：將步驟三中得到的粉體以8000～9000r/min離心10～15min后，無水乙醇和蒸餾水交替沖洗3～6次，然后在烘箱中以60℃烘干即得到ZnMoO₄·0.8H₂O；

步驟五：將ZnMoO₄·0.8H₂O與導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑、分散劑按質(zhì)量比80:10:5:5混合，經(jīng)瑪瑙研缽研磨均勻，調(diào)成漿料后涂覆在銅箔上，涂覆厚度為15～20μm，然后在80～120℃下真空干燥12～24h，經(jīng)壓片機以80～120kg/cm²的壓力處理得到鋰離子電池負(fù)極片，其中，導(dǎo)電劑為乙炔黑；粘結(jié)劑為羧甲基纖維素鈉；分散劑為聚丙烯酸。

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述：

實施例1

步驟一：將摩爾比為1:1的硝酸鋅和鉬酸銨分別溶于蒸餾水中，磁力攪拌10min使其充分溶解；

步驟二：分別在上述溶液中加入表面活性劑SDS，其中每100mL溶液中加入0.5g表面活性劑，繼續(xù)磁力攪拌10min；

步驟三：將鉬酸銨溶液以1mL/min的速度逐滴加入硝酸鋅溶液中，攪拌30min，在常溫下靜置反應(yīng)5d；

步驟四：將步驟三中得到的粉體以8000r/min離心10min后，無水乙醇和蒸餾水交替沖洗4次，然后在烘箱中以60℃烘干即得到ZnMoO₄·0.8H₂O；

步驟五：將ZnMoO₄·0.8H₂O與導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑、分散劑按質(zhì)量比80:10:5:5混合，經(jīng)瑪瑙研缽研磨均勻，調(diào)成漿料后涂覆在銅箔上，涂覆厚度為15μm，然后在120℃下真空干燥24h，經(jīng)壓片機以100kg/cm²的壓力處理得到鋰離子電池負(fù)極片，其中，導(dǎo)電劑為乙炔黑；粘結(jié)劑為羧甲基纖維素鈉；分散劑為聚丙烯酸。

圖1是制備的ZnMoO₄·0.8H₂O鋰離子電池負(fù)極材料的XRD圖譜；從圖1中可以看出制備的材料是純相的α-ZnMoO₄。圖2和圖3分別是制備的ZnMoO₄·0.8H₂O鋰離子電池負(fù)極材料的SEM圖譜和TEM圖譜，從中可以看出，制備的ZnMoO₄·0.8H₂O是納米棒狀。

以得到的鋰離子電池負(fù)極片為負(fù)極，以1mol/L LiPF₆的三組分混合溶劑(體積比乙烯碳酸酯EC:二甲基碳酸酯DMC：二乙基碳酸酯EMC＝1:1:1)為電解液，聚丙烯微孔膜為隔膜，鋰片為正極片組裝成模擬電池，對模擬電池進(jìn)行性能測試，采用深圳新威電池測試儀對模擬電池進(jìn)行充放電比容量循環(huán)性能測試，以100mA/g的電流密度進(jìn)行恒流充放電比容量循環(huán)測試實驗，充放電電壓限制在0.01～3.0V，結(jié)果表明，由實施例1制備的模擬電池在電流密度為100mAg^-1時首次放電比容量達(dá)到890mAhg^-1，首次庫倫效率高達(dá)89.1％，即使在電流密度為500mAg^-1時放電比容量仍高達(dá)280mAhg^-1。

實施例2

步驟一：將摩爾比為1:1的氯化鋅和鉬酸鈉分別溶于蒸餾水中，磁力攪拌10min使其充分溶解；

步驟二：分別在上述溶液中加入表面活性劑SDS，其中每100mL溶液中加入0.1g表面活性劑，繼續(xù)磁力攪拌10min；

步驟三：將鉬酸鈉溶液以2mL/min的速度逐滴加入氯化鋅溶液中，攪拌1h，在常溫下靜置反應(yīng)4d；

步驟四：將步驟三中得到的粉體以9000r/min離心12min后，無水乙醇和蒸餾水交替沖洗3次，然后在烘箱中以60℃烘干即得到ZnMoO₄·0.8H₂O；

步驟五：將ZnMoO₄·0.8H₂O與導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑、分散劑按質(zhì)量比80:10:5:5混合，經(jīng)瑪瑙研缽研磨均勻，調(diào)成漿料后涂覆在銅箔上，涂覆厚度為18μm，然后在80℃下真空干燥18h，經(jīng)壓片機以120kg/cm²的壓力處理得到鋰離子電池負(fù)極片，其中，導(dǎo)電劑為乙炔黑；粘結(jié)劑為羧甲基纖維素鈉；分散劑為聚丙烯酸。

實施例3

步驟一：將摩爾比為1:1的氯化鋅和鉬酸銨分別溶于蒸餾水中，磁力攪拌10min使其充分溶解；

步驟二：分別在上述溶液中加入表面活性劑SDS，其中每100mL溶液中加入1g表面活性劑，繼續(xù)磁力攪拌10min；

步驟三：將鉬酸銨溶液以3mL/min的速度逐滴加入氯化鋅溶液中，攪拌2h，在常溫下靜置反應(yīng)1d；

步驟四：將步驟三中得到的粉體以8500r/min離心15min后，無水乙醇和蒸餾水交替沖洗6次，然后在烘箱中以60℃烘干即得到ZnMoO₄·0.8H₂O；

步驟五：將ZnMoO₄·0.8H₂O與導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑、分散劑按質(zhì)量比80:10:5:5混合，經(jīng)瑪瑙研缽研磨均勻，調(diào)成漿料后涂覆在銅箔上，涂覆厚度為15μm，然后在100℃下真空干燥12h，經(jīng)壓片機以80kg/cm²的壓力處理得到鋰離子電池負(fù)極片，其中，導(dǎo)電劑為乙炔黑；粘結(jié)劑為羧甲基纖維素鈉；分散劑為聚丙烯酸。

實施例4

步驟一：將摩爾比為1:1的硝酸鋅和鉬酸鈉分別溶于蒸餾水中，磁力攪拌10min使其充分溶解；

步驟二：分別在上述溶液中加入表面活性劑SDS，其中每100mL溶液中加入1g表面活性劑，繼續(xù)磁力攪拌10min；

步驟三：將鉬酸鈉溶液以1mL/min的速度逐滴加入硝酸鋅溶液中，攪拌3h，在常溫下靜置反應(yīng)3d；

步驟四：將步驟三中得到的粉體以8000r/min離心10min后，無水乙醇和蒸餾水交替沖洗5次，然后在烘箱中以60℃烘干即得到ZnMoO₄·0.8H₂O；

步驟五：將ZnMoO₄·0.8H₂O與導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑、分散劑按質(zhì)量比80:10:5:5混合，經(jīng)瑪瑙研缽研磨均勻，調(diào)成漿料后涂覆在銅箔上，涂覆厚度為20μm，然后在120℃下真空干燥24h，經(jīng)壓片機以100kg/cm²的壓力處理得到鋰離子電池負(fù)極片，其中，導(dǎo)電劑為乙炔黑；粘結(jié)劑為羧甲基纖維素鈉；分散劑為聚丙烯酸。