[發明專利]鋰離子電池負極材料的制備方法

有效

• 申請號: 201210043044.3
• 申請日: 2012-02-24
• 公開（公告）號: CN103296261A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 王莉;何向明;孫文婷;李建軍
• 申請（專利權）人: 清華大學;鴻富錦精密工業（深圳）有限公司
• 主分類號: H01M4/38
• 分類號: H01M4/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種鋰離子電池負極材料的制備方法，尤其涉及一種磷復合材料作為鋰離子電池負極材料的制備方法。

背景技術

鋰離子電池由于具有較高的質量和體積比容量、高輸出電壓、低自放電率、寬使用溫度范圍、可快速充放電和無記憶效應等優點，已經成為可攜帶式電子設備以及環保電動汽車的理想電源。隨著可攜帶式電子設備的進一步普及和電動汽車的開發，未來鋰離子電池將占有更廣闊的市場。為了適應市場對鋰離子電池性能的要求，開發更高性能的鋰離子電池將成為今后相關研究領域的主要目標。

鋰離子電池負極材料作為鋰離子電池的重要組成部分，一直是人們關注的熱點。單質磷作為一種新興的負極材料具有2594毫安時/克（mAh/g）的理論比容量，而目前商品鋰離子電池中常用的石墨負極的的理論比容量為372mAh/g，研究較多的單質錫的理論比容量為992mAh/g，單質硅的理論比容量為4200mAh/g。金屬和合金的自然資源有限，且價格相對較高，因此開發儲量豐富、廉價的新型負極材料非常有理論和現實意義。

單質磷主要包括三種同素異形體，白磷、黑磷和紅磷。黑磷價格昂貴且制備條件苛刻，白磷在空氣中極不穩定而難于處理，紅磷雖然價格低廉且儲鋰豐富并且較為穩定，但其為電子和離子的絕緣體，無法直接應用于電極活性材料。因此，如何克服紅磷的絕緣體特性，又能充分發揮紅磷的低價格與儲鋰量高的優勢，提供一種基于紅磷的鋰離子電池負極，將對鋰離子電池的研發具有深遠的意義。

發明內容

有鑒于此，確有必要提供一種鋰離子電池負極材料的制備方法，該方法采用紅磷制備磷復合材料應用于鋰離子電池。

一種鋰離子電池負極材料的制備方法，包括以下步驟：提供紅磷以及多孔導電碳材料；將所述紅磷以及多孔導電碳材料置入一密閉容器中，且所述紅磷與多孔導電碳材料間隔設置；加熱該密閉容器，使所述紅磷升華；以及冷卻該密閉容器，所述紅磷冷凝吸附于所述多孔導電碳材料中形成磷復合材料。

一種鋰離子電池負極材料的制備方法，包括以下步驟：提供多孔導電碳材料；將所述多孔導電碳材料設置于一密閉容器內；將氣態的紅磷通入該密閉容器內，加熱該密閉容器，使所述紅磷保持氣態與所述多孔導電碳材料充分接觸；以及冷卻該密閉容器，使所述氣態的紅磷冷凝吸附于所述多孔導電碳材料中形成磷復合材料。

相較于現有技術，通過將紅磷以氣態的方式與所述多孔導電碳材料接觸，從而紅磷可較好地吸附于所述多孔導電碳材料，經過冷卻后，所述紅磷與所述多孔導電碳材料較好的結合形成所述磷復合材料。由于以所述多孔導電碳材料作為基體，所述磷復合材料具有較好的導電性，從而可較好的電化學可逆儲鋰。

附圖說明

圖1為本發明實施例提供的鋰離子電池負極材料制備方法的流程圖。

圖2為本發明實施例提供的鋰離子電池負極材料制備方法中所用的密閉容器內的結構示意圖。

圖3為本發明另一實施例提供的鋰離子電池負極材料制備方法的流程圖。

圖4為本發明另一實施例提供的鋰離子電池負極材料制備方法中所用的密閉容器內的結構示意圖。

圖5為本發明實施例提供的鋰離子電池負極材料制備方法制成的磷復合材料的透射電鏡（TEM）照片。

圖6為本發明實施例提供的碳復合材料中磷元素的映射圖像。

圖7為本發明實施例提供的磷復合材料中碳元素的映射圖像。

圖8為本發明實施例中利用氮氣的吸附-脫附實驗對多孔碳以及磷復合材料的孔容測試的對比圖。

圖9為本發明實施例提供的磷復合材料制備方法制成的磷復合材料與活性碳、紅磷及活性碳與紅磷的機械混合物的拉曼光譜（Raman?spectra）對比圖。

圖10為本發明實施例中磷復合材料與活性碳、紅磷及活性碳與紅磷的機械混合物的x射線衍射（XRD）對比圖。

圖11為本發明實施例以磷復合材料作為鋰離子電池負極材料制成的鋰離子電池的充放電曲線。

圖12為本發明實施例提供的鋰離子電池的循環性能曲線。

具體實施方式

以下將結合附圖詳細說明本發明實施例鋰離子電池負極材料的制備方法。

請參閱圖1，本發明實施例提供一種鋰離子電池負極材料的制備方法，該鋰離子電池負極材料包括磷復合材料，該方法包括以下步驟：

S1，提供紅磷以及多孔導電碳材料；

S2，將所述紅磷以及多孔導電碳材料置入一密閉容器中，且所述紅磷與多孔導電碳材料間隔設置；