MoO3的水热法制备及其电化学性能研究

摘要

锂离子二次电池自发展以来以其优异性能备受世人青睐，正极材料的形貌和结构很大程度上影响着锂离子电池的电化学性能，Li+离子的扩散机制成为制约其发展的瓶颈。三氧化钼晶格结构中存在有四面体、八面体空穴,结构中的通道大小适合小离子的插入和脱出，表现出很好的锂插层性质，其独特的层状结构使得其在锂离子电池正极材料、催化剂、电化学显色材料等方面具有潜在而广泛的应用。本文以三氧化钼为研究对象，利用水热合成法制取三氧化钼粉体，结合锂电池组装和测试的相关知识对材料的电化学性能进行研究。采用现代测试手段，比较了不同制备方法对三氧化钼相结构的影响，不同结构三氧化钼电化学性能的差异，并对三氧化钼进行锂化掺杂以期达到改善材料循环性能的要求。
　　本研究主要内容包括：⑴在没有加入模板剂的情况下，以七钼酸铵为前驱体材料，利用简单的水热法，能够合成六方相和正交相三氧化钼；MoO3粉体在煅烧温度为400℃左右发生了相转变,由六方相（h-MoO3）转变为正交相(α-MoO3)。⑵在pH=1，温度为170℃的条件下，随着时间的延长，晶体的溶解—重结晶过程不断进行，六方相三氧化钼晶体的形貌也随之发生变化，25h时可生成六方微米柱。随着酸度的增加，三氧化钼逐渐由柱状向纤维状转变，当酸度系数达到30时，柱状MoO3已基本上全部转变为长度在20~30μm的纤维状形态。⑶六方相三氧化钼（h-MoO3）的首次放电比容量可达171.4 mAh/g，循环20次后比容量降95.7 mAh/g，容量保持率为55.8％。正交相三氧化钼（α-MoO3）的首次放电容量可达223.1 mAh/g，在2.2V有较明显的放电平台，循环20次后比容量为135.3 mAh/g，容量保持率为60.6％，电化学充放电性能较h-MoO3好。⑷MoO3粉体经锂化掺杂之后，形貌无太大变化， LixMoO3的首次放电容量为205.5mAh/g，低于纯α-MoO3，但循环20次后比容量为144.3mAh/g，容量保持率为70.2％。

目录

第1章绪论

1.1概述

1.2三氧化钼

1.3锂离子二次电池

1.4三氧化钼在锂电池正极材料的应用

1.5论文的主要研究内容

第2章试验方法

2.1不同相三氧化钼的制备

2.2实验电池的制备

2.3分析与检测

第3章制备工艺对MoO3组成与形态的影响

3.1水热合成粉体的成分及相结构分析

3.2反应时间对h-MoO3粉体形貌的影响

3.3反应酸度系数对MoO3粉体形貌的影响

3.4 MoO3的生长机理

3.5六方相三氧化钼（h-MoO3）的充放电性能

3.6小结

第4章MoO3的相变、锂化掺杂及其电化学性能的不同

4.1 MoO3的相转变

4.2α-MoO3与h-MoO3的充放电性能比较

4.3正交相MoO3的循环伏安测试

4.4 MoO3的锂化掺杂

4.5α-MoO3锂化前后充放电性能比较

4.6小结

第5章结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果