一种过渡金属磷化物磷化铁负极材料.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110304614A(43)申请公布日2019.10.08(21)申请号201910625551.X(22)申请日2019.07.11(71)申请人中南大学地址410083湖南省长沙市岳麓区麓山南路932号(72)发明人童汇黄英德毛高强黄硕喻万景郑俊超张宝(74)专利代理机构长沙星耀专利事务所(普通合伙)43205代理人赵静华(51)Int.Cl.C01B25/08(2006.01)H01M4/58(2010.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书1页说明书5页附图6页(54)发明名称一种过渡金属磷化物磷化铁负极材料(57)摘要一种过渡金属磷化物磷化铁负极材料，由以下步骤制备而成：（1）将水与N,N-二甲基甲酰胺混合均匀；（2）加入铁源与有机配体，搅拌，得混合溶液；（3）密封，加热反应，冷却，过滤，洗涤，干燥，得黄色粉末；（4）在惰性气氛中，焙烧，冷却，得黑色粉末；（5）将次亚磷酸钠和黑色粉分别置于管式炉上下游，在惰性气氛中，焙烧，冷却，即成。本发明所得负极材料粒径400～600nm，组装-1成电池，在0.1~3V，100mA·g下，首次充电比容量达1241mAh·g-1，首次放电比容量672mAh·g-1，循环100圈后容量保持率≥95%，制备工艺过程简单，反应温度低，周期短，成本低。CN110304614ACN110304614A权利要求书1/1页1.一种过渡金属磷化物磷化铁负极材料，其特征在于，由以下步骤制备而成：（1）将水与N,N-二甲基甲酰胺混合均匀，得均一溶液；（2）向步骤（1）所得均一溶液中加入铁源与有机配体，搅拌溶解均匀，得混合溶液；（3）将步骤（2）所得混合溶液置于高压反应釜内，密封，加热进行反应，冷却，过滤，洗涤，干燥，得黄色粉末；（4）将步骤（3）所得黄色粉末在惰性气氛中，焙烧，冷却，得黑色粉末；（5）将步骤（4）所得黑色粉末置于瓷舟放于石英管上游，将次亚磷酸钠置于瓷舟放于石英管下游，在惰性气氛中，焙烧，冷却，得磷化铁负极材料。2.根据权利要求1所述的过渡金属磷化物磷化铁负极材料，其特征在于：步骤（1），水与N,N-二甲基甲酰胺以体积比1:3～7混合。3.根据权利要求1或2所述的过渡金属磷化物磷化铁负极材料，其特征在于：步骤（2）中，所述铁源中铁元素与有机配体的摩尔比为0.5～4.0:1。4.根据权利要求1或2所述的过渡金属磷化物磷化铁负极材料，其特征在于：步骤（2）中，所述混合溶液中铁离子的摩尔浓度为0.01～0.20mol/L。5.根据权利要求1或2所述的过渡金属磷化物磷化铁负极材料，其特征在于：步骤（2）中，所述铁源为硫酸铁、硝酸铁、乙酰丙酮铁或三氯化铁，以及它们的水合物中的一种或几种：所述有机配体为反丁烯二酸、对苯二甲酸、均苯三甲酸或3,5-二氨基苯甲酸中的一种或几种。6.根据权利要求1或2所述的过渡金属磷化物磷化铁负极材料，其特征在于：步骤（3）中，所述加热的温度为100～160℃，加热的时间为10～24h。7.根据权利要求1或2所述的过渡金属磷化物磷化铁负极材料，其特征在于：步骤（3）中，所述洗涤的方法为用乙醇和去离子水分别先后交叉洗涤过滤物≥3次；所述干燥的温度为60～100℃，干燥的时间为12～24h。8.根据权利要求1或2所述的过渡金属磷化物磷化铁负极材料，其特征在于：步骤（4）中，所述焙烧的温度为400～600℃，焙烧的时间2～6h。9.根据权利要求1或2所述的过渡金属磷化物磷化铁负极材料，其特征在于：步骤（5）中，所述黑色粉末与次亚磷酸钠的质量比为1:10～20。10.根据权利要求1或2所述的过渡金属磷化物磷化铁负极材料，其特征在于：步骤（5）中，所述焙烧的温度为250～350℃，焙烧的时间2～4h。2CN110304614A说明书1/5页一种过渡金属磷化物磷化铁负极材料技术领域[0001]本发明涉及一种负极材料，具体涉及一种锂离子电池用过渡金属磷化物磷化铁负极材料。背景技术[0002]随着石油、天然气等不可再生化石能源的消耗，能源危机的到来引起了越来越多的关注。在此背景下，绿色无污染的新型高能化学电源已成为世界各国竞相开发的热点。锂离子电池是一种新型的化学电源，分别用两个能可逆地嵌入和脱出锂离子的化合物作为正、负极而构成。由于磷化铁作为锂离子电池负极材料时，具有较高的理论比容量（926mAh·g-1），并且对环境友好而备受关注。然而，由于磷化铁负极材料在充放电过程中体积变化较大，且其导电性较差，而制约了它的发展。[0003]CN102442652A公开了一种制备过渡金属磷化物Fe2P的新方法，采用磷酸铁作为前驱体，硼氢化钾作为还原剂，将铁的磷酸盐与还原剂按摩尔比1:1.5-1:2在研钵中