[发明专利]一种碳纳米管复合多孔球形磷化镍负极材料及其制备方法

说明书

一种碳纳米管复合多孔球形磷化镍负极材料及其制备方法，所述负极材料由碳纳米管包裹多孔球形磷化镍而成；所述碳纳米管与多孔球形磷化镍的质量比为1:10～20。所述制备方法为：（1）将碳酸盐溶液和磷源溶液加入有机溶剂中，搅拌；（2）加入镍源溶液，加热搅拌，超声；（3）密封，溶剂热反应，冷却，离心洗涤，干燥，得浅绿色粉末；（4）将浅绿色粉末和碳纳米管加入水中，搅拌，超声；（5）密封，水热反应，冷却，离心洗涤，干燥；（6）在还原气氛中焙烧，冷却，即成。本发明材料组装的锂离子电池比容量高、循环稳定性好、倍率性能好。本发明方法简单，成本低，反应温度低，周期短，可控性强、重复性好，适用性广，适宜于工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池负极材料及其制备方法，具体涉及一种碳纳米管复合多孔球形磷化镍负极材料及其制备方法。

背景技术

进入21世纪以来全球经济得到了迅速的发展，随着人民生活水平的提高和对可持续发展理念的认同，对能源、化石燃料、矿产资源以及环境保护等问题愈发重视。锂离子电池作为新能源电化学储能技术则具有高电压、高容量、长寿命和易控制设计等特点，与此同时，保持了低成本和高安全的特性，被广泛的应用于数码3C产品、手机、笔记本电脑、电动玩具、无人机、可穿戴设备、数码相机和电力储能系统等行业，在油电混合汽车和纯电动汽车行业也得到了广泛的应用和发展。

过渡金属磷化物作为负极材料在电池领域得到了广泛的研究，经过研究证明，众多过渡金属磷化物在电池领域都表现出优异的电化学存储性能，比如FeP、Ni₂P、CoP、MoP、ZnP₂等。磷化镍作为锂离子电池负极材料时，具有较好的理论比容量和优异的倍率性能，并且对环境友好而备受关注。然而，由于磷化镍负极材料在充放电过程中体积变化较大，易粉碎，且其导电性较差，限制了其在负极材料中的使用。

CN106669794A公开了一种磷化镍催化剂及其制备方法和应用，所述制备方法包括如下步骤：将醋酸镍与磷源溶解于水中，得悬浮液，再加入浓硝酸，得澄清溶液，然后加入MCM-41介孔分子筛浸泡后烘干，再焙烧，得前驱体；将前驱体置于固定床反应器中，在氢气流中将固定床反应器中的温度升高到350～600℃，且保温1.5～2.5h，然后降至室温，再进行钝化处理，得磷化镍催化剂。但是，所述催化剂的制备条件复杂，所需试剂中浓硝酸的腐蚀性强，易挥发且危险。

CN108246323A公开了一种制备磷化镍的方法，包括以下步骤：向硝酸镍中加水，直至硝酸镍完全溶解，然后再加入偏钨酸铵，形成溶液A；以氧化铝为载体，将溶液A浸渍到载体上，得固体B；将固体B烘干后煅烧，得助剂前体；向硝酸镍中加水，至完全溶解，然后再加入磷酸氢二胺，滴加硝酸至体系形成溶液，将溶液烘干，得固体，然后将固体粉碎后煅烧，得磷化镍前体；将助剂前体与磷化镍前体混合，得固体混合物C；将固体混合物C置于管式反应炉中，在氢气气氛中，升温至≥380℃，保持至少1h，得助剂镍-钨合金并同时生成磷化镍。但是，该制备方法程序繁琐，且最终得到的产物为Ni₂P和Ni₁₂P₅的混合物，不能得到纯相的Ni₂P晶体。

CN108550821A 公开了一种基于Ni-MOF的核壳结构磷化镍/碳（Ni₂P/C）微球的制备方法，是利用有机配体与金属镍盐制备球形镍基金属有机框架化合物（Ni-MOF）前驱体，经过高温碳化和低温磷化，得核壳结构Ni₂P/C微球。但是，该方法制得的材料尺寸太大，不利于材料的长循环测试，同时，该材料经过磷化后，形貌发生了较大的变化，没有保持其微球结构。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种磷化镍纯度高，形貌规整均匀，组装的锂离子电池比容量高、循环稳定性好、倍率性能好的碳纳米管复合多孔球形磷化镍负极材料。