技術領域

本發明屬于鋰離子電池電極材料的技術領域，具體涉及鋰離子二次電池負極材料及其固相法的制備工藝。

背景技術

現代工業的飛速發展，人類對于能源的需求日益增大。目前世界所利用能源的85％來自于化石原料(煤、石油、天然氣等)，這些原料是不可再生的，其造成的環境污染也在不斷加劇。因此，綠色能源及其材料的研制開發，對于實現二十一世紀可持續發展戰略，緩解能源危機和減輕環境污染壓力都具有非常重要的意義。鋰離子電池作為一種可循環使用的高效綠色新能源，是綜合緩解能源、資源和環境問題的一種重要技術途徑。特別是近年來基于鋰離子電池而迅速發展起來的便攜式電子產品、電動車輛、航空航天與國防裝備的電源系統等眾多應用領域，無不顯示出鋰離子電池對當今社會可持續發展的重要支撐作用。

負極材料是鋰離子電池的重要組成部分。鋰離子電池負極材料大體包括：碳負極材料、錫基負極材料、含鋰過渡金屬氮化物過渡金屬氧化物和磷化物負極材料、過渡金屬硫化物負極材料，合金類負極材料。目前商業化的鋰離子電池負極材料主要以石墨類碳材料為主，由于其比容量低和安全性差的問題制約了動力鋰離子電池的進一步開發與應用。因此開發高比容量、安全性好的負極材料是當今研究工作的重點。

傳統意義上，聚陰離子型材料(如LiFePO₄)大多作為正極材料使用，因其結構中聚陰離子集團在充放電過程中可以有效地起到穩定晶體結構的作用，所以聚陰離子型化合物作為正極材料以其優異的穩定性和安全性得到廣泛的應用并實現了商業化。

發明內容

本發明的目的是研究開發一種性能良好、合成方法簡單、工藝要求低、易于生產的聚陰離子型鋰二次電池負極材料。

本發明的鉬酸鹽聚陰離子型鋰電池負極材料的技術方案如下。

一種鉬酸鹽聚陰離子型鋰電池負極材料，分子式為LiFe(MoO₄)₂。

鉬酸鹽聚陰離子型鋰電池負極材料的顆粒尺寸在1～10μm之間。

鉬酸鹽聚陰離子型鋰電池負極材料空間群P-1，屬于三斜晶系，該材料晶體結構中，[FeO₆]八面體與[LiO₆]三角雙錐共邊形成[LiO₆][FeO₆][FeO₆][LiO₆]單層結構，層間由[MoO₄]四面體連接，形成框架結構。該材料晶胞參數：α(alpha)＝90.8060°、β(beta)＝110.3150°、γ(gamma)＝105.3850°。

本發明鉬酸鹽聚陰離子型鋰電池負極材料的制備方法的技術方案如下。

一種鉬酸鹽聚陰離子型鋰電池負極材料的制備方法，制備過程是：原料氧化物混合濕磨形成粉體混合物、粉體混合物加壓形成粉體混合物薄片、粉體混合物薄片燒結形成鉬酸鹽聚陰離子型鋰電池負極材料；

所述的原料氧化物混合濕磨形成粉體混合物，是將含鋰、含鐵、含鉬的氧化物摩爾比Li∶Fe∶Mo＝0.8～1.2∶1∶2混合，加入無水乙醇或丙酮研磨1～2小時，形成混合均勻的粉體混合物；

所述的粉體混合物加壓形成粉體混合物薄片，是在18～22MPa壓力下，將粉體混合物壓成2～3mm的薄片；

所述的粉體混合物薄片燒結形成鉬酸鹽聚陰離子型鋰電池負極材料，將粉體混合物薄片在500～1000℃溫度燒結時間6～48小時，自然冷卻，研磨成粉末，得到的分子式為LiFe(MoO₄)₂的鉬酸鹽聚陰離子型鋰電池負極材料。

所述的原料氧化物，可以是含鋰、含鐵、含鉬的氧化物，優選使用碳酸鋰(Li₂CO₃)、三氧化二鐵(Fe₂O₃)和三氧化鉬(MoO₃)。

所述的燒結，可以將粉體混合物薄片放入剛玉坩堝內并將剛玉坩堝置于馬弗爐中，最好以3～10℃/min的升溫速率從室溫升至500～1000℃，再在500～1000℃溫度區間燒結6～48小時。

原料氧化物的最佳摩爾比是碳酸鋰(Li₂CO₃)∶三氧化二鐵(Fe2O3)∶三氧化鉬(MoO₃)＝1∶1∶2；最佳燒結溫度是645～655℃、燒結時間是24小時。