[发明专利]一种核壳结构的Ni-P合金锂离子电池负极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料及化学电源技术领域，具体涉及一种核壳结构的Ni-P合金锂离子电池负极材料的制备方法。

背景技术

锂离子蓄电池作为一种高性能的可充绿色电源，近年来已经广泛应用于各种通讯工具和便携式电子产品中，并将逐步开发为电动汽车的动力电源，从而推动其向安全、环保、低成本及高比能量的方向发展。新型高能化学电源技术的快速发展，也对电池材料提出了更高的要求，高能量密度、高功率密度、低成本、对环境友好的新型电池材料是现在以及未来的研究重点。锂离子电池的负极材料是提高锂离子电池可逆容量与循环寿命的关键因素。目前，碳材料(包括石墨、软碳和硬碳)是商品化的锂离子电池的主要负极材料。但是碳材料的储锂能力较低(理论比容量为372mAh/g)，限制了锂离子电池容量的进一步提高。过渡金属磷化物由于其极低的极化率与较高的循环稳定性受到广泛的关注，而在过渡金属磷化物中Ni-P合金化合物的充放电极化率最低，是一种很有前景的锂离子电池负极材料。

制备Ni-P合金的各种纳米结构，如纳米粉体、纳米线、纳米空心球等常用的方法有水热法、过渡金属磷酸盐的氧化-还原法以及金属配合物的分解反应法等，其中Ni-P合金的纳米管、纳米线等结构一般需要模板来协助其纳米结构的形成，如授权公告号为CN100546916C的中国专利公开了一种镍磷铬纳米二氧化钛非晶纳米复合材料的制备方法，其中纳米TiO₂材料分别为用AAO模板法制备的纳米线及纳米管，虽然该方法制备的复合材料具有良好的耐海水腐蚀的性能，但其AAO模板法制备纳米线及纳米管的方法较为繁琐，使整个制备工艺变得复杂。

传统的湿化学法以及固相反应法一般都要需要较高温度(＞400℃)的处理，才可以得到应用于锂离子电池负极材料的纳米结构Ni-P合金粉体；传统的湿化学法一般采用水溶剂作为反应溶剂，使得反应在极端条件(如高压条件)下才能进行，该过程不仅步骤繁琐，苛刻的实验条件对实验设备也有较高要求，同时反应的安全性也存在隐患。因此，从生产工艺控制和节能环保方面考虑，寻求一种简便易行可控的合成方法来制备Ni-P合金纳米颗粒锂离子电池负极材料具有重要意义。

发明内容

本发明提供了一种核壳结构的Ni-P合金锂离子电池负极材料的制备方法，反应前驱体溶液为非水性溶液，可在高温常压下进行，反应条件简单可控，操作方便。

一种核壳结构的Ni-P合金锂离子电池负极材料的制备方法，包括：

(1)将氯化胆碱、乙二醇与丙二醇混合，得到混合溶液，然后依次加入NiCl₂、NH₄H₂PO₂，超声溶解后得到反应前驱体溶液；所述的混合溶液中，氯化胆碱、乙二醇、丙二醇的摩尔比为0.5～1∶0.5～1.5∶0.5～1.5；以混合溶液的体积为1L计，所述的NiCl₂和NH₄H₂PO₂的浓度均为0.01～1mol/L；

(2)将反应前驱体溶液加热回流，取产生的沉淀物进行后处理得到核壳结构的Ni-P合金锂离子电池负极材料。

所述的NiCl₂和NH₄H₂PO₂的浓度均为0.01～1mol/L，是指每升混合溶液中加入0.01～1mol的NiCl₂和0.01～1mol的NH₄H₂PO₂。

为使反应前驱体溶液中各组分充分溶解于反应前驱体溶液中，所述的超声溶解优选为在室温下超声溶解0.5～2h。

所述的加热回流时的压力为常压，温度为60～250℃，时间为1～5h，由于反应前驱体溶液含有氯化胆碱、乙二醇和丙二醇，使其由特定有机阳离子和阴离子构成，在室温或接近室温下呈液态的熔盐体系，从而可以具有一系列独特的物理化学性能，与水性溶剂相比，其具有超低的蒸汽压、更高的导电性以及热稳定性等优越性能，从而使制备工艺简单易行，常压下即可实现高温反应。

在加热回流后，对沉淀物进行后处理得到核壳结构的Ni-P合金锂离子电池负极材料，所述的后处理为依次进行清洗、干燥。

为去除杂质，得到纯净的产物，对所得的沉淀物进行清洗，所述的清洗为交替进行醇洗和水洗，所述的醇优选为甲醇。

所述的干燥为在40～100℃下干燥6～12小时。