一种磷化铜/磷/碳纳米管共掺杂硬碳复合材料的制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115064686A(43)申请公布日2022.09.16(21)申请号202210917627.8H01M10/0525(2010.01)(22)申请日2022.08.01(71)申请人晖阳（贵州）新能源材料有限公司地址562409贵州省黔西南布依族苗族自治州义龙新区鲁屯镇合营村二组（义龙大道旁）(72)发明人曾冬青杜辉玉(74)专利代理机构贵阳东圣专利商标事务有限公司52002专利代理师袁庆云(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/587(2010.01)H01M4/38(2006.01)H01M4/62(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图1页(54)发明名称一种磷化铜/磷/碳纳米管共掺杂硬碳复合材料的制备方法(57)摘要本发明公开了一种磷化铜/磷/碳纳米管共掺杂硬碳复合材料的制备方法，包括：将硬碳前驱体添加到硫酸铜及催化剂溶液中，过滤，干燥得到前驱体材料，转移到到加热炉中，同时加热红磷到400‑600℃使其升华，沉积在前驱体材料表面，之后添加到水溶液中进行还原反应，干燥，800℃碳化，即得。本发明能提升锂离子电池的首次效率，比容量及其功率性能。CN115064686ACN115064686A权利要求书1/1页1.一种磷化铜/磷/碳纳米管共掺杂硬碳复合材料的制备方法，包括如下步骤：（1）按硫酸铜：催化剂：硬碳前驱体质量比为1‑10：0.5‑2：100，将硬碳前驱体添加到1‑5%硫酸铜及1‑5%催化剂溶液中，过滤，滤渣在80℃、‑0.09Mpa真空干燥24h，得到硫酸铜掺杂硬碳前驱体材料；（2）将硫酸铜掺杂硬碳前驱体材料转移到到加热炉A中，同时在加热炉B中加热红磷到400‑600℃使其升华，通过氩气传输使气体磷传输到加热炉A中，硫酸铜掺杂硬碳前驱体材料：红磷质量比为100:10‑50，使其沉积在硫酸铜掺杂硬碳前驱体的表面，得到磷掺杂硫酸铜掺杂硬碳前驱体复合材料；（3）将磷掺杂硫酸铜掺杂硬碳前驱体复合材料配制成浓度为1‑10wt%的溶液，按磷掺杂硫酸铜掺杂硬碳前驱体复合材料：抗坏血酸钠质量比为100：1‑10，在搅拌状态下添加抗坏血酸钠中反应1h,过滤，滤渣去离子水洗涤10次，80℃、‑0.09Mpa真空干燥24h，800℃碳化6h，得到磷化铜/磷/碳纳米管包覆硬碳复合材料。2.如权利要求1所述的一种磷化铜/磷/碳纳米管共掺杂硬碳复合材料的制备方法，其中：所述步骤（1）中的催化剂为氯化铁、氯化钴、氯化镍、硫酸铁、硫酸钴、硫酸镍、硝酸铁、硝酸钴或硝酸镍中的一种。3.如权利要求1所述的一种磷化铜/磷/碳纳米管共掺杂硬碳复合材料的制备方法，其中：所述步骤（1）硬碳前驱体为酚醛树脂、糠醛树脂、环氧树脂、淀粉或椰壳中的一种。2CN115064686A说明书1/6页一种磷化铜/磷/碳纳米管共掺杂硬碳复合材料的制备方法技术领域[0001]本发明属于锂离子电池材料制备领域，具体的说是一种磷化铜/磷/碳纳米管共掺杂硬碳复合材料的制备方法。背景技术[0002]硬碳是一种难石墨化的无定形碳，材料来源广泛，层间距大，使其具有优异的快充性能、低温性能及其零膨胀，但是由于硬碳自身的多孔结构及其高的比表面积，使其材料具有较低的首次效率(80％)和较低的比容量(300Ah/g)。而提升硬碳材料首次效率的措施之一是进行在其硬碳孔隙中进行填充金属及其氧化物等材料，提升材料的电子导电率和首次效率，并掺杂比容量的磷基、锡基或硅基材料提升材料的比容量，但是存在掺杂材料与基体材料的均匀性偏差或极化偏大造成电压平台偏高等缺陷。比如专利CN202111433770.1公开了一种硬碳复合材料及其制备方法和应用，其复合材料的内核为硬碳，外壳包括碱金属快离子导体、导电剂和无定形碳组成的复合体，本发明通过在硬碳表面包覆碱金属快离子导体复合材料，利用碱金属快离子导体降低硬碳的比表面积及其提升材料的离子导电性，同时利用导电剂高的电子导电性、硬碳多孔结构和多的储锂点，发挥其三者之间的协同效应，提升硬碳材料的比容量、首次效率及其功率性能，虽然材料的离子导电性得到提高，但是电子导电性并未改善，造成其材料的电压平台偏高，使其有效比容量及其功率性能偏差。又知专利公告号CN104979556B公开了一种氮掺杂Cu3P/C‑Cu锂离子电池负极材料及其制备方法，其主要通过化学法将改性的Cu3P直接生长在泡沫铜表面制备出杂Cu3P/C‑Cu复合材料，其碳为无定形碳层间距小，不具备硬碳的性质，且红磷掺杂均匀性差，对提升材料的比容量没有明显改善，同时氮掺杂Cu3P/C‑Cu复合材料的电子阻抗大，功率性能偏差。发明内容[0003]本发明的目的在于克服上述缺点而提供的一种能提升锂离子电池首次效率，比容量及其功率