一种负极材料的制备方法与流程

本发明属于锂离子电池材料制备领域，具体涉及一种负极材料的制备方法。

背景技术：

1、锂离子电池因其便携性、可循环充放电性和高能量密度而被广泛使用。在锂离子电池的各种类型的负极材料中，目前市场上主流的材料为石墨，这是由石墨的层状结构带来的高的电导率以及其优良的充放电循环性能所决定的，但是石墨仅仅只有372 ma h/g的低比容量，已经不能满足当今社会对锂离子电池能量密度日益增长的需求，因此提高锂离子电池能量密度已经成为当前亟待解决的课题。在众多的锂离子电池负极材料中，磷由于具有较高的理论比容量（2596 ma h/g)和合适的嵌锂电位（~0.7 v vs li+/li）引起了研究者的广泛关注。相比较于其余的同素异形体，黑磷（bp）因具有类似于石墨的层状结构而备受青睐，该层状结构有利于锂离子的快速脱嵌，对提升锂离子电池能量密度具有很大的帮助。然而黑磷在电化学循环过程中巨大的体积膨胀（~300%）导致的循环性能快速衰减限制了其进一步发展。因此需要一种界面调控方法来抑制黑磷体积膨胀问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种负极材料的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种负极材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

4、第一步，将合适的有机物与黑磷粉混合，放入球磨罐中；

5、第二步，在惰性氛围下，以一定转速球磨一段时间后取出，获得前驱体材料；

6、第三步，将前驱体材料用有机溶剂重复清洗后，用真空烘箱烘干，获得所需要的成品材料。

7、优选地，所述第一步中的有机物需要具有一定粘度，以便于包覆在黑磷表面；具体可以表现在单个有机物分子中至少含有一个羟基，如葡萄糖、蔗糖、纤维素、木糖醇等含有羟基的有机物等。

8、优选地，所述第一步中的有机物与黑磷粉的质量比例为1:0.5-1:9，优选为1:1.5-1:4；

9、优选地，所述第一步中的球磨罐中球磨珠和物料的质量比例（球料比）为10：1-60：1，具体如20：1；

10、优选地，所述第一步中的球磨罐可为玛瑙球磨罐；

11、优选地，所述第二步的惰性氛围为氩气氛围或氮气氛围；

12、优选地，所述第二步的一定转速为300-500rpm，一段时间为4-12小时；

13、优选地，所述第三步的溶剂可为n-甲基吡咯烷酮（nmp）或n,n-二甲基甲酰胺；

14、优选地，所述第三步的清洗方式为超声清洗，超声时间为2-5分钟，随后用离心机以8000-13000rpm转速离心4-10分钟，重复清洗次数3-6次；真空烘干温度为50-80℃，时间为6-18小时。

15、上述调控方法制备得到的黑磷基负极材料也属于本发明的保护范围。

16、本发明还保护上述黑磷基负极材料的应用。

17、所述应用为所述黑磷基负极材料在制备锂离子电池中的应用。

18、本发明还保护一种锂离子电池。

19、所述锂离子电池，包括负极，所述负极包括上述的黑磷基负极材料。

20、综上所述，本发明用具有一定粘度的有机物为原料对黑磷界面进行调控，清洗掉多余的有机物后可以在较低程度上影响黑磷的导电性的前提下，抑制黑磷在电化学循环中的体积膨胀，稳定黑磷的结构，使得黑磷基负极材料在电化学循环中表现出稳定的容量。

技术特征：

1.一种负极材料的制备方法，所述调控方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的负极材料的制备方法，其特征在于：所述第一步中的有机物需要具有一定粘度，以便于包覆在黑磷表面；具体可以表现在单个有机物分子中至少含有一个羟基。

3.根据权利要求2所述的负极材料的制备方法，其特征在于：所述第一步中的有机物选自下述任一种：葡萄糖、蔗糖、纤维素、木糖醇。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的负极材料的制备方法，其特征在于：所述第一步中的有机物与黑磷粉的质量比例为1:0.5-1:9；

5.根据权利要求1-4中任一项所述的负极材料的制备方法，其特征在于：所述第二步的惰性氛围为氩气氛围或氮气氛围；

6.根据权利要求1-5中任一项所述的负极材料的制备方法，其特征在于：所述第三步中所述溶剂选自n-甲基吡咯烷酮（nmp）或n,n-二甲基甲酰胺；

7.根据权利要求1-6中任一项所述的负极材料的制备方法，其特征在于：所述第三步的烘干用真空烘箱烘干，所述烘干的温度为50-80℃，时间为6-18小时。

8.权利要求1-7中任一项所述方法制备得到的负极材料。

9.权利要求8所述的负极材料在制备锂离子电池中的应用。

10.一种锂离子电池，包括负极，其特征在于：所述负极包括权利要求8所述的负极材料。

技术总结本发明公开了一种负极材料的制备方法。该方法包括以下步骤：第一步，将合适的有机物与黑磷粉混合，放入球磨罐中；第二步，在惰性氛围下，以一定转速球磨一段时间后取出，获得前驱体材料；第三步，将前驱体材料用NMP重复清洗后，用真空烘箱烘干，获得所需要的成品材料。本发明用具有一定粘度的有机物为原料对黑磷界面进行调控，清洗掉多余的有机物后可以在较低程度上影响黑磷的导电性的前提下，抑制黑磷在电化学循环中的体积膨胀，稳定黑磷的结构，使得黑磷基负极材料在电化学循环中表现出稳定的容量。技术研发人员：陈鹏龙,刁志丹,苏峰,王义飞受保护的技术使用者：合肥国轩高科动力能源有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/9