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第Ⅲ部分鉬在新能源電池市場的介紹
第十五章新能源電池中的鉬化合物介紹

新能源電池，是指那些采用新型技術(shù)或材料、能夠高效存儲和轉(zhuǎn)換能量的電池系統(tǒng)。這些電池不同于傳統(tǒng)的鉛酸電池或鎳鎘電池，它們通常具有更高的能量密度、更快的充放電速度、更長的循環(huán)壽命以及更低的環(huán)境污染。新能源電池是現(xiàn)代電動汽車、混合動力汽車、儲能系統(tǒng)以及便攜式電子設(shè)備等領(lǐng)域的關(guān)鍵組件。

常見的新能源電池有鋰離子電池（LIBs），鋰硫電池（LSBs），鈉離子電池（SIBs）和固態(tài)電池等。鋰離子電池：是目前應(yīng)用最廣泛的新能源電池之一，具有高能量密度、無記憶效應(yīng)、長循環(huán)壽命等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于手機、筆記本電腦、電動汽車等領(lǐng)域。鋰硫電池：該電池的理論能量密度遠高于鋰離子電池，但由于硫和鋰金屬的反應(yīng)動力學(xué)緩慢以及多硫化物的穿梭效應(yīng)，其商業(yè)化進程受到了一定的限制。

儲能電池圖片

鈉離子電池：作為鋰離子電池的潛在替代品，鈉離子電池使用鈉作為陽極材料，具有資源豐富、成本低廉等優(yōu)勢。固態(tài)電池：該電池使用固態(tài)電解質(zhì)替代了傳統(tǒng)的液態(tài)電解質(zhì)，從而具有更高的能量密度、更快的充放電速度以及更高的安全性。

鉬化合物因其獨特的物理和化學(xué)性質(zhì)，在新能源電池中發(fā)揮著重要的作用。它可以作為電池的電極材料，也可以用作電解液的添加劑，對提升電池的性能起著至關(guān)重要的作用。例如：提高電池的能量密度，延長設(shè)備的使用時間；減少電池的內(nèi)阻，提高充放電速度；提高電池的循環(huán)穩(wěn)定性；提高電池的安全性，減少電池在過充、過放等極端條件下的風(fēng)險。

二硫化鉬圖片

常見的鉬化合物包括有氧化鉬納米線，納米碳化鉬，氮化鉬量子點，二硫化鉬納米片，納米二硒化鉬，鉬酸鎳等。氧化鉬納米線：具有高比表面積和良好的電子傳輸性能，有利于提升電池的充放電效率。納米碳化鉬：具有優(yōu)異的導(dǎo)電性和化學(xué)穩(wěn)定性，可以作為電極材料提高電池的循環(huán)穩(wěn)定性和能量密度。

氮化鉬量子點：具有量子效應(yīng)，可以增強電池的電化學(xué)性能。二硫化鉬納米片：具有良好的層狀結(jié)構(gòu)和較高的電子遷移率，有利于提升電池的倍率性能。納米二硒化鉬：與二硫化鉬類似，二硒化鉬也具有層狀結(jié)構(gòu)，但其電導(dǎo)率更高，適用于高能量密度的電池系統(tǒng)。鉬酸鎳：作為一種復(fù)合氧化物，結(jié)合了鉬和鎳的優(yōu)勢，具有良好的電化學(xué)活性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

15.1 什么是氧化鉬

氧化鉬是指一組含有鉬（Mo）和氧（O）元素的化合物。這些化合物可以以各種氧化態(tài)和化學(xué)形式存在。最常見的氧化鉬類型包括：

高純?nèi)趸f圖片

二氧化鉬（IV）（MoO2）：該化合物含有+4氧化態(tài)的鉬。它通常是黑絲固體粉末，在催化和材料科學(xué)中具有廣泛應(yīng)用。

三氧化鉬（VI）（MoO3）：該化合物含有+6氧化態(tài)的鉬。它通常是淡黃綠色、淺灰色粉末或白色晶體粉末。三氧化鉬是最常見的氧化鉬形式，用于各種應(yīng)用，包括電子、催化劑、顏料和陶瓷等。

氧化鉬化合物在石化、電子、冶金和材料科學(xué)等各個行業(yè)中具有多種特性和應(yīng)用。它通常用作電子材料生產(chǎn)和其他化合物合成中的催化劑。具體性質(zhì)和用途可能因其氧化態(tài)和化學(xué)結(jié)構(gòu)而異。

三氧化鉬圖片

15.1.1 氧化鉬結(jié)構(gòu)

15.1.2 氧化鉬理化性質(zhì)

15.1.3 氧化鉬分類

15.1.3.1 新能源電池用三氧化鉬

15.1.3.2 新能源電池用二氧化鉬

15.1.3.3 新能源電池用氧化鉬納米線

15.1.3.4 新能源電池用氧化鉬納米棒

15.1.3.5 新能源電池用氧化鉬納米纖維

15.1.3.6 新能源電池用微米氧化鉬

15.1.3.7 新能源電池用亞微米氧化鉬

15.1.3.8 新能源電池用納米氧化鉬

15.1.3.9 新能源電池用亞納米氧化鉬

15.1.4 氧化鉬生產(chǎn)方法

15.1.5 氧化鉬應(yīng)用

15.2 什么是碳化鉬

15.2.1 碳化鉬結(jié)構(gòu)

15.2.2 碳化鉬理化性質(zhì)

15.2.3 碳化鉬分類

15.2.3.1 新能源電池用碳化鉬納米管

15.2.3.2 新能源電池用碳化鉬納米片

15.2.3.3 新能源電池用碳化鉬納米線

15.2.3.4 新能源電池用碳化鉬納米棒

15.2.3.5 新能源電池用碳化鉬納米纖維

15.2.3.6 新能源電池用微米碳化鉬

15.2.3.7 新能源電池用亞微米碳化鉬

15.2.3.8 新能源電池用納米碳化鉬

15.2.3.9 新能源電池用亞納米碳化鉬

15.2.4 碳化鉬生產(chǎn)方法

15.2.5 碳化鉬應(yīng)用

15.3 什么是氮化鉬

15.3.1 氧化鉬結(jié)構(gòu)

15.3.2 氮化鉬理化性質(zhì)

15.3.3 氮化鉬分類

15.3.3.1 新能源電池用氮化鉬量子點

15.3.3.2 新能源電池用氮化鉬納米片

15.3.3.3 新能源電池用氮化鉬納米簇

15.3.3.4 新能源電池用一氮化鉬

15.3.3.5 新能源電池用六疊氮化鉬

15.3.3.6 新能源電池用二氮化鉬

15.3.3.7 新能源電池用氮化二鉬

15.3.3.8 新能源電池用二氮化三鉬

15.3.4 氮化鉬生產(chǎn)方法

15.3.5 氮化鉬應(yīng)用

15.4 什么是二硫化鉬

二硫化鉬（MoS2）是由天然鉬精礦粉經(jīng)化學(xué)提純后制成的固體粉末，是重要的固體潤滑劑，被譽為“固體潤滑之王”。產(chǎn)品色黑稍帶銀灰色，有金屬光澤，觸之有滑膩感，不溶于水。二硫化鉬具有分散性好，不粘結(jié)的優(yōu)點，可添加在各種油脂里，形成絕不粘結(jié)的膠體狀態(tài)，增加油脂的潤滑性和極壓性；也適用于高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速、高負荷的機械工作狀態(tài)，延長設(shè)備壽命；用于摩擦材料主要功能是低溫時減摩，高溫時增摩，燒失量小。

二硫化鉬圖片

15.4.1 二硫化鉬結(jié)構(gòu)

二硫化鉬的結(jié)構(gòu)是多層層狀結(jié)構(gòu)，具有特殊的排列方式，由鉬（Mo）原子和硫（S）原子組成。二硫化鉬的結(jié)構(gòu)由多個層疊的原子層組成。每個原子層包括一個鉬原子和兩個硫原子。這些層以平行于材料表面的方式堆疊在一起，就像書頁一樣疊放在一起。

原子排列：在每個層中，一個鉬原子位于兩個硫原子之間。這種結(jié)構(gòu)中的硫原子形成了鉬原子的配位，并與鉬原子形成鍵合。

層之間的相互作用：不同層之間的相互作用通常是范德華力，這使得不同層之間可以相對容易地滑動，這也是為什么二硫化鉬在潤滑材料中表現(xiàn)出卓越性能的原因。

多層疊加：二硫化鉬通常由多個這樣的層疊組成，層數(shù)可以有所不同。單層二硫化鉬由一個鉬原子層和兩個硫原子層組成。多層二硫化鉬由多個這樣的層疊組成，通常由幾層到數(shù)十層不等。

納米片圖片

15.4.2 二硫化鉬理化性質(zhì)

分子組成：S=Mo=S

密度：4.5—4.8g/cm3

CAS號：1317-33-5

莫氏硬度：1-1.5

摩擦系數(shù)：0.03-0.05

耐溫范圍（大氣環(huán)境）：-180℃-400℃

抗壓性：約30000kg/cm2

化學(xué)穩(wěn)定性：抗腐蝕性極強，除硝酸，王水，沸騰鹽酸以外不起作用。

15.4.3 二硫化鉬分類

二硫化鉬（MoS?）作為一種重要的二維材料，在多個領(lǐng)域都展現(xiàn)出了獨特的性能和應(yīng)用潛力。特別是在儲能電池和動力電池領(lǐng)域，由于其出色的電化學(xué)性能和結(jié)構(gòu)特性，二硫化鉬受到了廣泛的關(guān)注和研究。

根據(jù)顆粒形貌的分類

二硫化鉬納米顆粒：這類顆粒具有較小的尺寸和近似球形的形貌，使得其在電池中更容易分散，從而提高電池的均勻性和穩(wěn)定性。

二硫化鉬納米片：呈現(xiàn)出片狀的形貌，具有較高的比表面積和活性位點，為電池中的離子提供了更多的傳輸通道和反應(yīng)場所。

二硫化鉬圖片

二硫化鉬納米棒：具有一維的棒狀結(jié)構(gòu)，能夠在電池中構(gòu)建有效的電子傳輸路徑，提高電池的倍率性能。

二硫化鉬納米花：由多個納米片或納米棒組成，呈現(xiàn)出花狀的形貌，這種結(jié)構(gòu)能夠增加電池中的活性物質(zhì)與電解液的接觸面積，從而提高電池的儲能性能。

二硫化鉬納米纖維：具有一維的纖維狀結(jié)構(gòu)，能夠在電池中形成三維的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，提高電池的導(dǎo)電性和循環(huán)穩(wěn)定性。

根據(jù)顆粒尺寸的分類

粗顆粒二硫化鉬：具有較大的顆粒尺寸，雖然其制備工藝相對簡單，但在電池中的應(yīng)用可能會受到一定的限制，如活性物質(zhì)的利用率不高、離子傳輸阻力大等。

細顆粒二硫化鉬：具有較小的顆粒尺寸，包括微米二硫化鉬、亞微米二硫化鉬、納米二硫化鉬和亞納米二硫化鉬等。細顆粒二硫化鉬在電池中的應(yīng)用具有更多的優(yōu)勢，如活性物質(zhì)利用率高、離子傳輸阻力小、電化學(xué)性能優(yōu)異等。

總的來說不同化合價、顆粒形貌和顆粒尺寸的二硫化鉬在儲能電池或動力電池中表現(xiàn)出不同的性能。例如，納米級的二硫化鉬由于具有較高的比表面積和活性位點，能夠提供更多的儲能場所，從而提高電池的能量密度。同時，其獨特的形貌和結(jié)構(gòu)還能夠促進離子的傳輸和電子的轉(zhuǎn)移，提高電池的續(xù)航時間和倍率性能。

儲能電池圖片

15.4.3.1 新能源電池用二硫化鉬納米顆粒

15.4.3.2 新能源電池用二硫化鉬納米片

15.4.3.3 新能源電池用二硫化鉬納米棒

15.4.3.4新能源電池用二硫化鉬納米花

15.4.3.5 新能源電池用二硫化鉬納米纖維

15.4.3.6 新能源電池用微米二硫化鉬

15.4.3.7 新能源電池用亞微米二硫化鉬

15.4.3.8 新能源電池用納米二硫化鉬

15.4.3.9 新能源電池用亞納米二硫化鉬

15.4.4 二硫化鉬生產(chǎn)方法

15.4.5 二硫化鉬應(yīng)用

15.5 什么是二硒化鉬

15.5.1 二硒化鉬結(jié)構(gòu)

15.5.2 二硒化鉬理化性質(zhì)

15.5.3 二硒化鉬分類

15.5.3.1 新能源電池用二硒化鉬納米顆粒

15.5.3.2 新能源電池用二硒化鉬納米片

15.5.3.3 新能源電池用二硒化鉬納米棒

15.5.3.4 新能源電池用二硒化鉬納米花

15.5.3.5 新能源電池用二硒化鉬納米纖維

15.5.3.6 新能源電池用微米二硒化鉬

15.5.3.7 新能源電池用亞微米二硒化鉬

15.5.3.8 新能源電池用納米二硒化鉬

15.5.3.9 新能源電池用亞納米二硒化鉬

15.5.4 二硒化鉬生產(chǎn)方法

15.5.5 二硒化鉬應(yīng)用

15.6 什么是鉬酸鹽

鉬酸鹽是一類重要的化合物，由鉬酸根離子與金屬離子組成。鉬酸鹽具有多種不同的化學(xué)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，其中一些被廣泛用于工業(yè)和科學(xué)領(lǐng)域。

鉬酸鹽可以具有不同的氧化態(tài)，通常以鉬的氧化態(tài)表示。常見的化合物為仲鉬酸銨（(NH4)6Mo7O24）、鉬酸鈉（Na2MoO4）和鉬酸鉀（K2MoO4）。它們在冶金、催化劑制備、電池材料、顏料制備和其他領(lǐng)域中有各種應(yīng)用。

鉬酸鹽也在一些鉬化學(xué)反應(yīng)中扮演著重要的角色，例如在某些化學(xué)分析方法中，可以使用鉬酸鹽作為還原劑或氧化劑。這類化合物的具體性質(zhì)和用途會根據(jù)其具體的結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)而異。

鉬酸鉀圖片

15.6.1 鉬酸鹽結(jié)構(gòu)

鉬酸鹽是一種具有廣泛應(yīng)用領(lǐng)域的化合物，其結(jié)構(gòu)與晶體結(jié)構(gòu)之間存在著緊密的聯(lián)系。晶體結(jié)構(gòu)是決定物質(zhì)物理和化學(xué)性質(zhì)的關(guān)鍵因素之一，對于鉬酸鹽而言，其晶體結(jié)構(gòu)的不同導(dǎo)致了不同的物理和化學(xué)特性。根據(jù)晶體結(jié)構(gòu)的不同，鉬酸鹽主要可分為三類：正交型、單斜型和六方型。

首先，我們詳細探討正交型鉬酸鹽。正交型是鉬酸鹽中最常見的一類，其結(jié)構(gòu)相對簡單且穩(wěn)定。正交型鉬酸鹽的晶胞呈現(xiàn)出一種規(guī)則的三維排列，其中包含了鉬酸根離子和金屬離子。鉬酸根離子通常呈多面體形態(tài)，而金屬離子則位于這些多面體的間隙中。這些離子之間通過離子鍵相互連接，形成了穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)。

鉬酸銅圖片

在正交型鉬酸鹽中，鉬酸根離子和金屬離子之間的離子鍵是其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的關(guān)鍵因素。離子鍵是一種由正負離子之間的靜電作用形成的化學(xué)鍵，它具有較強的鍵能和較高的熔點。在正交型鉬酸鹽中，鉬酸根離子帶有負電荷，而金屬離子帶有正電荷，它們之間的靜電吸引作用使得晶體結(jié)構(gòu)得以穩(wěn)定存在。

正交型鉬酸鹽的物理和化學(xué)性質(zhì)與其結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。由于其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，正交型鉬酸鹽通常具有較高的熔點和熱穩(wěn)定性。此外，它們還具有良好的光學(xué)性質(zhì)和電學(xué)性質(zhì)，因此在光學(xué)材料、電子器件等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

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除了正交型鉬酸鹽外，單斜型和六方型鉬酸鹽也各具特色。單斜型鉬酸鹽的晶體結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出一種斜向的排列方式，其結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜。這種結(jié)構(gòu)使得單斜型鉬酸鹽在某些特定的物理和化學(xué)性質(zhì)上表現(xiàn)出獨特性，如特定的光學(xué)吸收或磁學(xué)性質(zhì)。因此，單斜型鉬酸鹽在材料科學(xué)、光學(xué)和磁學(xué)等領(lǐng)域具有一定的應(yīng)用價值。

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六方型鉬酸鹽則具有一種六邊形的晶體結(jié)構(gòu)，其晶胞呈現(xiàn)出六邊形的對稱性。這種結(jié)構(gòu)使得六方型鉬酸鹽在某些物理和化學(xué)性質(zhì)上表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，如較高的熱導(dǎo)率和較低的介電常數(shù)。因此，六方型鉬酸鹽在熱學(xué)、電學(xué)和光學(xué)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

綜上所述，鉬酸鹽的結(jié)構(gòu)與晶體結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，不同類型的鉬酸鹽具有不同的物理和化學(xué)性質(zhì)。正交型鉬酸鹽以其簡單的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定的性質(zhì)在多個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，而單斜型和六方型鉬酸鹽則因其獨特的晶體結(jié)構(gòu)在某些特定領(lǐng)域具有獨特的優(yōu)勢。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對鉬酸鹽的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的認識將不斷深入，其在各個領(lǐng)域的應(yīng)用也將不斷拓展。