[发明专利]一种首次库伦效率高的PSe负极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种首次库伦效率高的PSe锂离子电池负极材料及其制备方法，属于电化学和新能源材料领域。本发明直接将单质硒粉和赤磷均匀混合，置于充满惰性气氛的密封罐中煅烧，得到PSe材料。该方法制备的PSe作为锂离子电池负极，表现出了较高的可逆比容量和首次循环效率，作为锂离子电池负极材料具有较好地研究前景。

技术领域

本发明公开了一种首次库伦效率和可逆容量均较高的PSe负极材料及其制备方法，属于电化学和新能源材料领域。

技术背景

近些年来，由于锂离子电池的比容量高，能量密度高，循环寿命长，工作电压高，所以锂离子电池广泛应用于便携式设备和运输行业电力储存技术。高比能，高安全，低成本已经成为了锂离子电池行业的发展目标。因此，研究性能优越、成本低廉的电极材料将成为推动锂离子电池行业发展的核心动力。而锂离子电池的发展很大程度上取决于高性能的正负极材料的开发。探寻性能优越的负极材料可以在一定程度上提升锂离子电池的性能。

长久以来，锂离子商用负极材料一直为石墨类，其中包括天然石墨、人工石墨、中间相碳微球，以及近来备受关注的软碳、硬碳材料等。目前市售的锂离子电池中75%以上都是使用石墨负极，循环性能和安全性较好。但石墨类负极材料理论比容量为372mAh/g，已经越来越不能满足社会生活中人们对于锂离子电池大比容量的需求，无论是小到便携式电子产品，还是大到电动汽车，所用锂离子电池的大比容量是人们所追求的。人们对高容量、长寿命锂离子电池的需求日益增长，而石墨的理论比容量限制了这一需求的满足，所以，近年来研究者们在不断研究、尝试其他类型的锂离子电池负极材料。

磷作为锂离子电池负极材料具有较高的理论容量 （2600 mAh g^-1），但其内在电导率低，同时循环过程中存在巨大的体积变化，造成其循环过程中容量衰减较快。将磷与其他元素合金化形成磷基化合物是提高导电性和缓冲体积效应的有效方法，但大多数磷基化合物首次库伦效率较低，比容量也有所降低。单质硒作为锂离子电极材料本身具有活性，但其容量较低，电压较高。将硒和磷通过化学反应转化为PSe理论上可以缓解磷的体积效应，获得高容量的电极材料，但相关专利和文献几乎未见报告。

针对上述问题，本发明引入一种新型高容量和高首次库伦效率的PSe负极材料及其制备方法。本发明首次将单质硒与单质赤磷密封煅烧，制备出PSe材料，该材料作为锂离子电池负极显示出较高的可逆比容量和较高的首次库仑效率。该材料有望作为新型负极材料应用于高性能锂离子电池中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种首次库伦效率较高的PSe负极材料及其制备方法。该方法是将单质硒与赤磷混合均匀，置于充满惰性气氛的密封罐中煅烧，最终形成PSe负极材料。

本发明的目的是这样实现的：一种首次库伦效率较高的PSe负极材料的制备方法，其工艺步骤：

（1）将单质硒与赤磷混合均匀，单质硒与赤磷的质量比为1-1：8。

（2）将上述单质硒与磷混合物置于充满惰性气体的密封罐中煅烧，煅烧温度为100-600℃，煅烧时间为1-8小时。

本发明提供的一种首次库伦效率较高的PSe负极材料，具备以下有益效果：

（1）该法制备的PSe作为锂离子电池负极材料具有较高的首次库仑效率。

（2）该法制备的PSe作为锂离子电池负极材料显示出较高的可逆比容量；

（3）制备工艺简单，易于工业化生产。

这种方法尚未见任何文献和专利报道。

附图说明

图1为本发明实施例1制备的PSe负极材料的元素能谱图。

图2为本发明实施例1制备的PSe负极材料的X-射线衍射（XRD）图谱。