锂电池MoNxO3-x/C复合材料的制备及其储锂性能的研究

马 胜，任 军，唐旭东

(1.河北华北石油工程建设有限公司，河北沧州 062552；2.中国石油管道局工程有限公司，河北廊坊 065000；3.天津科技大学化工与材料学院，天津 300457)

目前已经商业化的动力锂离子电池主要采用LiNixCoyMn1-x-yO2和LiFePO4作为正极。虽然LiNixCoyMn1-x-y比能量高且倍率性能好，但是其制备需要大量镍钴元素，生产成本较高。另一方面，三元材料在充放电过程中结构劣化会引发严重的热失效问题，安全性较差[1-2]。LiFePO4价格相对较低，安全性更好，但是需要借助包覆和掺杂来提升电子导电性[3-4]，同时其能量密度明显低于三元材料。因此，研究人员一直在探索具有可应用前景的锂离子电池正极材料。

正交相MoO3具有独特的二维层状结构，结构中包含的四面体和八面体空穴适合为Li+传输提供开放通道，表现出Li+脱/嵌性质。同时，MoO3电压平台在2.5 V 左右，能够可逆脱/嵌1.5 个单元锂(1.5 Li/Mo)，电化学比容量可达280 mAh/g，具有较高能量密度，很适合作为二次电池电极材料[5]。Ramírez等[6]将MoO3用作电池正极材料，以0.02 mA/cm2电流充放电，材料的首次比容量为370 mAh/g，第2次循环后，其放电容量保持率仅为75%。Reddy等[7]制备了纳米结构MoO3，其在0.4 mA/cm2电流条件下，20 次循环后放电比容量达到280 mAh/g。但是，在随后的充放电过程中其容量开始快速衰减，衰减率为33%。研究表明，电极性能劣化一方面与MoO3体相离子迁移速率较慢和电子电导率较低有关，另一方面在于Li+脱/嵌过程所生成的LixMoO3改变Mo-O 晶格结构，最终造成电极极化程度增大，性能随之衰减[8]。

针对上述问题，本文采用乙二胺与三氧化钼的杂化前驱体作为反应模板，经过高温碳热还原反应，制备纳米形貌MoNxO3-x/C 复合材料。……