二氧化钼锂电池负极材料的制备及电化学性能研

目前，化石燃料是人类能源的主要提供途径。然而随着传统化石能源的枯竭及温室效应的影响严重，寻找及开发新的环境友好的可再生能源日益受到各国政府的重视。目前潮汐能、太阳能和风能等是研究比较广泛的可再生能源。这些能源普遍具有可再生、环境友好和适用面积广等特点。然而这些可再生能源只是能源的提供者，要想实时的为人类服务则需要储能设备才能发挥作用。传统的储能设备有铅酸电池、镍氢电池和镍镉电池等。然而这些电池的能量密度不高且环境不友好，无法满足上述可再生能源储能的需求。锂离子电池的能量密度很高，可以作为一种高效实现电能和化学能之间转化的储能设备，因此受到各国政府和科研人员的关注。在近十几年来，锂电池是能源材料研究中最热的方向之一。由于化石能源逐渐衰竭，传统的汽车工业面临着未来严重的能源危机的挑战。各大汽车公司都在研发新能源汽车来应对此危机。由于锂电池的诸多优势，锂离子电池在电动汽车上的应用是目前科学家研究的重点。

当今商业化广泛应用的锂离子电池负极材料是石墨，其较低的能量密度无法满足电动汽车的要求。应用于电动汽车的锂离子电池负极材料必须具有比容量高、充放电速度快和安全性能高等特点。目前，寻找具有这些特点的锂电池负极材料是锂电池研究的重要瓶颈之一。

 碳基负极材料、合金类材料和过渡金属氧化物材料是研究最为广泛的几种锂离子负极材料。石墨是最早商业化，也是应用最广的锂离子电池负极材料。但是其脱嵌锂电压低，容易析出锂枝晶，在电动汽车上大量应用时有较大的安全隐患。同时，其理论容量为 372 mAh g-1，远远无法满足电动汽车的容量要求。合金类材料能在充放电过程中与金属锂形成合金，从而发生可逆的脱锂和嵌锂的反应。合金材料具有理论比容量高(例如 Si 的理论容量高达4200 mAh/g)、安全性能高、电极电位合适(不易形成锂枝晶)等优点。但是在锂离子脱嵌过程中，合金类材料普遍会发生严重的体积膨胀(膨胀率高达 400%)。由体积膨胀产生的内应力使电极粉化和剥落，从而降低了这些材料的循环稳定性。过渡金属氧化物是近十几年来锂电池领域非碳类负极材料的研究热点。过渡金属氧化物材料具有几倍于石墨的理论比容量，非常适合应用于EV、HEV 动力电池。二氧化钼作为一种典型的过渡金属氧化物，具有理论容量高达838mAh g-1, 导电性好，熔点高、稳定性好，是较为理想的锂电池材料。用二氧化钼作为锂电池负极材料取代金属锂，提高了锂离子电池的安全性和循环性能。但是在充放电过程中，随着锂离子的脱嵌，二氧化钼材料会有巨大的体积膨胀。体积膨胀所产生的应力会破坏二氧化钼的晶体结构，从而缩短材料的循环寿命。因此，常规的二氧化钼材料往往只能循环 20~30 圈。更为重要的是大颗粒的块状二氧化钼的实际充放电比容量往往很低，远低于其理论容量。为了提高二氧化钼的充放电比容量和循环性能，对其进行改性研究具有重要意义。

主要研究内容和技术关键：

研究内容：

1借鉴文献中已经成熟的碳包覆和核壳材料合成技术对二氧化钼进行碳包覆或者与其他复合形成核壳材料

2测试复合材料的SEM 、XRD,探索其结构与性能之间的关系；

3测试其不同倍率充放电性能及循环性；

4采用不同的实验方案和测试方法，如伏安测试、阻抗分析、元素分析等等，寻找改性电极的充放电机理。