[發明專利]一種基于紅磷的新型磷碳負極材料及制備方法

在審

• 申請號: 202211312036.4
• 申請日: 2022-10-25
• 公開（公告）號: CN115621445A
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發明（設計）人: 鄭磊;龔曉飛;沈維云;馬會娟;習本軍;羅寶瑞;池汝安
• 申請（專利權）人: 湖北三峽實驗室
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/133;H01M4/38;H01M4/587;H01M10/0525
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 成鋼

1.基于紅磷的碳納米管摻雜的磷碳復合負極材料，其特征在于，包括紅磷和復合碳納米管球。

2.根據權利要求1所述的基于紅磷的碳納米管摻雜的磷碳復合負極材料，其特征在于，紅磷與復合碳納米管球的質量比為1:1-3:1。

3.根據權利要求2所述的基于紅磷的碳納米管摻雜的磷碳復合負極材料，其特征在于，紅磷和復合碳納米管球在溶劑混合后經熱反應得到的產物，復合碳納米管球在溶液中的質量濃度為10%-20%。

4.根據權利要求3所述的基于紅磷的碳納米管摻雜的磷碳復合負極材料，其特征在于，熱反應過程中所述的溶劑包括去離子水、無水乙醇、無水甲醇、無水乙醚中的至少一種。

5.根據權利要求4所述的基于紅磷的碳納米管摻雜的磷碳復合負極材料，其特征在于，所述的復合碳納米管球內部摻雜鑲嵌低熔點過渡金屬化合物（≤200 ℃）；低熔點過渡金屬化合物的質量濃度為0.2-3%。

6.根據權利要求5所述的基于紅磷的碳納米管摻雜的磷碳復合負極材料，其特征在于，

所述的低熔點過渡金屬化合物包括錫、鈦、鎘、鐵、鈷、鉻、錳、鍺、或鎳的金屬源與非金屬源進行反應所得，所述非金屬源和所述金屬源摩爾比為1:1-3:1。

7.根據權利要求6所述的基于紅磷的碳納米管摻雜的磷碳復合負極材料，其特征在于，所述的金屬鹽包括錫、鈦、鎘、鐵、鈷、鉻、錳、鍺、或鎳的氟化物、氯化物、硝酸鹽、硫酸鹽或碳酸鹽；所述的非金屬源包括硫化物、硒化物、碲化物、或磷化物中的任意一種或多種；

所述硫化物包括升華硫、硫代乙酰胺、或硫脲中的至少一種；

所述硒化物包括單質硒粉、或亞硒酸鈉中的至少一種；

所述碲化物包括單質碲粉、或亞碲酸鈉中的至少一種；

所述磷化物包括次磷酸鈉、磷酸、磷酸二氫銨或磷酸氫二胺中的至少一種。

8.根據權利要求5所述的基于紅磷的碳納米管摻雜的磷碳復合負極材料，其特征在于，所述碳納米管球還可以是經過氨基化、羧基化、羥基化、磷基化、或石墨化中的任意一種或多種進行表面修飾得到的粒徑及骨架結構不同的材料。

9.基于紅磷的碳納米管摻雜的磷碳復合負極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）低熔點過渡金屬化合物中間體溶液的制備：將金屬源和非金屬源溶于溶劑中，溶劑/水熱反應后得到低熔點過渡金屬化合物中間體溶液；

（2）復合碳納米管球的制備：將碳納米管球分散于所述的低熔點過渡金屬化合物中間體溶液中，溶劑/水熱反應后實行固液分離，濾餅烘干后得到復合碳納米管球粉體材料；

（3）紅磷分散液的制備：紅磷球磨后進行水熱處理，烘干后的固體物質分散于溶劑中得到均勻的紅磷分散液；

（4）復合磷碳負極材料的制備：將所述的復合碳納米管球粉體材料超聲分散于溶劑中，加入所述的紅磷分散液，超聲處理后進行溶劑/水熱反應，離心洗滌后收集固體物質冷凍干燥，得到復合磷碳負極材料。

10.根據權利要求9所述的基于紅磷的碳納米管摻雜的磷碳復合負極材料的制備方法，其特征在于，步驟（1）中所述金屬源包括錫、鈦、鎘、鐵、鈷、鉻、錳、鍺、或鎳的氟化物、氯化物、硝酸鹽、硫酸鹽和碳酸鹽中的任意一種。

11.根據權利要求10所述的基于紅磷的碳納米管摻雜的磷碳復合負極材料的制備方法，其特征在于，所述非金屬源包括硫化物、硒化物、碲化物和磷化物中的一種；

優選地，所述硫化物包括升華硫、硫代乙酰胺或硫脲中的至少一種；

所述硒化物包括單質硒粉或亞硒酸鈉中的至少一種；

所述碲化物包括單質碲粉或亞碲酸鈉中的至少一種；

所述磷化物包括次磷酸鈉、磷酸、磷酸二氫銨或磷酸氫二胺中的至少一種。