CN113725425A - 一种高安全、高性能的电池负极材料 - Google Patents
一种高安全、高性能的电池负极材料 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113725425A CN113725425A CN202110992574.1A CN202110992574A CN113725425A CN 113725425 A CN113725425 A CN 113725425A CN 202110992574 A CN202110992574 A CN 202110992574A CN 113725425 A CN113725425 A CN 113725425A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- carbon
- phosphorus
- black
- black phosphorus
- phosphor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 title claims abstract description 6
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 51
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 44
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 28
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 14
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims abstract description 8
- JXBAVRIYDKLCOE-UHFFFAOYSA-N [C].[P] Chemical compound [C].[P] JXBAVRIYDKLCOE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical class C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000002134 carbon nanofiber Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910021385 hard carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000002135 nanosheet Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229910021384 soft carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000002074 nanoribbon Substances 0.000 claims abstract 2
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 19
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 16
- FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N Sodium cation Chemical compound [Na+] FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 claims description 10
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 claims description 9
- -1 phosphor alkene Chemical class 0.000 claims description 5
- 229910001290 LiPF6 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910019398 NaPF6 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 claims description 4
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 claims description 4
- 238000001652 electrophoretic deposition Methods 0.000 claims description 3
- 229910001486 lithium perchlorate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 3
- 229910001488 sodium perchlorate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000004729 solvothermal method Methods 0.000 claims description 3
- 229910000552 LiCF3SO3 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 2
- MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M lithium perchlorate Chemical compound [Li+].[O-]Cl(=O)(=O)=O MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 229910001496 lithium tetrafluoroborate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 2
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 claims description 2
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 claims description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 2
- 229910001495 sodium tetrafluoroborate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 2
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical group CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 4
- VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxol-2-one Chemical compound O=C1OC=CO1 VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- SBLRHMKNNHXPHG-UHFFFAOYSA-N 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound FC1COC(=O)O1 SBLRHMKNNHXPHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 abstract 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 18
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 17
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 10
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 10
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 7
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 7
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 description 7
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 7
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 7
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 7
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 7
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 6
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 6
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 6
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000002127 nanobelt Substances 0.000 description 2
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 2
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 2
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000000967 suction filtration Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
- A62C—FIRE-FIGHTING
- A62C3/00—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places
- A62C3/16—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places in electrical installations, e.g. cableways
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B25/00—Phosphorus; Compounds thereof
- C01B25/02—Preparation of phosphorus
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/05—Preparation or purification of carbon not covered by groups C01B32/15, C01B32/20, C01B32/25, C01B32/30
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/15—Nano-sized carbon materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/15—Nano-sized carbon materials
- C01B32/158—Carbon nanotubes
- C01B32/168—After-treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/15—Nano-sized carbon materials
- C01B32/182—Graphene
- C01B32/184—Preparation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/15—Nano-sized carbon materials
- C01B32/182—Graphene
- C01B32/184—Preparation
- C01B32/19—Preparation by exfoliation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/15—Nano-sized carbon materials
- C01B32/182—Graphene
- C01B32/194—After-treatment
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
- H01M4/583—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
- H01M4/587—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx for inserting or intercalating light metals
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/624—Electric conductive fillers
- H01M4/625—Carbon or graphite
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Emergency Management (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
本发明公开一种高安全、高性能的电池负极材料，该负极材料由磷和碳元素组成。其中磷来源包括红磷、黑磷、纳米黑磷(黑磷烯、黑磷纳米带、黑磷纳米线、黑磷量子点、打孔黑磷烯、黑磷纳米管)和掺杂纳米黑磷；碳来源包括硬碳、软碳、石墨、碳粉、碳纳米管、碳纳米纤维、多孔碳纳米片、石墨烯、氧化石墨烯。所述磷源和碳材料的质量配比为1.5:1～1:7。本发明制备的磷碳复合材料自身具有阻燃性能，无需添加任何阻燃添加剂，即该材料能有效提升电池的安全性，同时磷材料的引入能大大提升电池材料的比容量，从而有望实现电池材料的高安全、高性能应用。
Description
技术领域
本发明属于电池材料领域，涉及一种高安全、高性能的电池负极材料。
背景技术
随着电动汽车的广泛使用，汽车燃烧、爆炸等安全事故不断出现，人们对高安全、高性能的储能电池的需求不断增长。二次电池的性能及安全性均与电池材料密切相关，电池内部发生短路、电极材料热稳定差及电解液易燃性是造成安全事故发生的重要原因。目前提升电池安全性常用的方法是在电解液或电极材料中添加阻燃剂，这种方法虽然在一定程度上提升了储能电池的安全性，但阻燃剂的添加会使电池的性能大大降低。因此，开发一种具有高性能和高安全性的电池材料对于二次电池的发展至关重要。
发明内容
针对目前储能电池存在安全性的问题，本发明公开一种高安全、高性能的电池负极材料，该材料由磷碳两种材料复合制备而成，兼具优异的电化学性能和阻燃性能，本发明对电化学性能和高安全性能的储能电池具有重要意义。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种高安全、高性能的电池负极材料，将磷材料与碳材料以适当的质量比混合制备出磷碳复合材料并用作锂离子电池或钠离子电池负极材料，该材料具有较高的比容量且对电解液具有很好的阻燃效果。
所述磷来源包括红磷、黑磷、纳米黑磷，其中纳米黑磷包括黑磷烯、黑磷纳米带、黑磷纳米线、黑磷量子点、打孔黑磷烯、黑磷纳米管。
所述碳来源包括硬碳、软碳、石墨、碳粉、碳纳米管、碳纳米纤维、多孔碳纳米片、石墨烯、氧化石墨烯。
所述纳米黑磷与石墨烯的质量配比为1.5:1～1:7。
所述电解液为钠离子电解液和锂离子电解液，其中电解质包括LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiCF3SO3、NaPF6、NaBF4、NaClO4、NaTSFI，有机溶剂为PC、EC、PC、DMC、DEC、EMC、FEC、VC中的两种及以上。
所述磷碳复合材料的制备方法包括低温光催化法、球磨法、超声法、电化学剥离法、电泳沉积法、等离子体烧结法、溶剂热法、化学气相输运法、闪蒸热处理。
本发明的有益效果是：
本发明制备的磷碳复合作为电极材料时具有优异的电化学性能和阻燃性能，很大程度上提高了储能电池的安全性，无需在电池材料中添加阻燃剂，便能起到很好的阻燃效果，对高性能、高安全性储能二次电池的开发和利用具有重要意义。
附图说明
图1为实施例1制备的石墨烯/纳米黑磷复合物和单一氧化石墨烯的红外谱图；
图2为实施例1制备的石墨烯/纳米黑磷复合物的SEM图；
图3为实施例1制备的石墨烯/纳米黑磷复合材料的循环性能图；
图4为实施例1得到的石墨烯/纳米黑磷复合材料的燃烧对比图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
将电化学剥离制备的打孔黑磷烯粉末与采用Hummers法制备的氧化石墨烯粉末以1.5:1的质量比分散于乙醇中，超声30min后，在-35℃的惰性气体环境下光照还原12小时，洗涤干燥后得到复合材料，将其与导电剂乙炔黑及粘结剂聚偏氟乙烯以7:2:1的比例混合，加入N-甲基吡咯烷酮调成浆料，采用150μm的刮刀涂覆在9μm的铜箔上，在60℃的真空干燥箱内干燥12小时，手工裁成14mm的圆片，在手套箱中组装成钠离子电池测试其电化学性能。另取裁好的极片浸泡在1.0M NaPF6/(EC:DMC＝1:1)电解液中数小时，空气中点燃20s观察其火焰大小和燃烧产物。
图1为复合材料和氧化石墨烯的FT-IR图，纳米黑磷的加入很好的还原了氧化石墨烯上的含氧官能团；
图2为复合材料的SEM图，该复合材料的P、C分布比较均一，EDS图显示其含有P、C元素，其他两个峰为溢出峰；
图3为复合材料的循环性能图，该材料的首次充放电比容量达500mAh/g，循环十次后比容量虽然有所衰减，但容量保持率为85％；
图4.为复合材料的阻燃性能测试图，和单一rGO相比，该复合材料仅在第3秒出面明显火焰，且20s燃烧产物较完整，没有出现脱落和分层现象，说明其阻燃性能较好。
实施例2
采用电泳沉积法制备出质量比为1:1的石墨烯/黑磷烯复合材料，将其与导电剂乙炔黑及粘结剂聚偏氟乙烯以7:2:1的比例混合，加入N-甲基吡咯烷酮调成浆料，采用150μm的刮刀涂覆在9μm的铜箔上，在60℃的真空干燥箱内干燥12h，手工裁成14mm的圆片，在手套箱中组装成锂离子电池测试其电化学性能。另取裁好的极片浸泡在1.0M LiPF6/(EC:DEC:EMC＝1:1:1)电解液中数小时，空气中点燃20s观察其火焰大小和燃烧产物。
实施例3
将超声剥离得到的黑磷量子点溶液和石墨烯溶液以3:7的质量比混合均匀抽滤成膜，直接激光写入制备石墨烯/纳米黑磷复合材料。将该材料与导电剂乙炔黑及粘结剂聚偏氟乙烯以7:2:1的比例混合加入N-甲基吡咯烷酮调成浆料，采用150μm的刮刀涂覆在9μm的铜箔上，在60℃的真空干燥箱内干燥12h，手工裁成14mm的圆片，在手套箱中组装成钠离子电池测试其电化学性能。另取裁好的极片浸泡在1.0M NaClO4/(EC:DMC＝1:1)电解液中数小时，空气中点燃20s观察其火焰大小和燃烧产物。
实施例4
将红磷与碳纳米管以1:3的质量配比，混合球磨12h得到碳纳米管/纳米黑磷复合材料，得到的复合材料与导电剂乙炔黑及粘结剂聚偏氟乙烯以7:2:1的比例混合加入N-甲基吡咯烷酮调成浆料，采用150μm的刮刀涂覆在9μm的铜箔上，在60℃的真空干燥箱内干燥12h，手工裁成14mm的圆片，在手套箱中组装成钠离子电池测试其电化学性能。另取裁好的极片浸泡在1.0M NaTSFI/(EC:DMC:EMC＝1:1:1)电解液中数小时，空气中点燃20s观察其火焰大小和燃烧产物。
实施例5
将黑磷和硬碳以2:3的质量比为原料，采用球磨法制备出黑磷烯/硬碳复合材料。将其与导电剂乙炔黑及粘结剂聚偏氟乙烯以7:2:1的比例混合加入N-甲基吡咯烷酮调成浆料，采用150μm的刮刀涂覆在9μm的铜箔上，在60℃的真空干燥箱内干燥12h，手工裁成14mm的圆片，在手套箱中组装成钠离子电池测试其电化学性能。另取裁好的极片浸泡在1.0MNaPF6/(EC:PC＝1:1，5％FEC)电解液中数小时，空气中点燃20s观察其火焰大小和燃烧产物。
实施例6
将黑磷量子点与多孔碳纳米片粉末以1:4的质量比混合分散在NMP溶剂中，采用溶剂热法在100℃条件下反应6h得到黑磷量子点/多孔碳纳米片复合材料。将其与导电剂乙炔黑及粘结剂聚偏氟乙烯以7:2:1的比例混合加入N-甲基吡咯烷酮调成浆料，采用150μm的刮刀涂覆在9μm的铜箔上，在60℃的真空干燥箱内干燥12h，手工裁成14mm的圆片，在手套箱中组装成锂离子电池测试其电化学性能。另取裁好的极片浸泡在1.0M LiClO4/(EC:DMC＝1:1)电解液中数小时，空气中点燃20s观察其火焰大小和燃烧产物。
实施例7
将黑磷纳米带粉末与碳纳米纤维以1:7的质量比分散于乙醇中，超声30min后抽滤成膜，采用等离子体烧结的方法制备纳米黑磷/碳纳米纤维复合材料。将得到的复合材料与导电剂乙炔黑及粘结剂聚偏氟乙烯以7:2:1的比例混合加入N-甲基吡咯烷酮调成浆料，采用150μm的刮刀涂覆在9μm的铜箔上，在60℃的真空干燥箱内干燥12h，手工裁成14mm的圆片，在手套箱中组装成锂离子电池测试其电化学性能。另取裁好的极片浸泡在1.0M LiPF6/(EC:DMC:EMC＝1:1:1，10％VC)电解液中数小时，空气中点燃20s观察其火焰大小和燃烧产物。
Claims (6)
1.一种高安全、高性能的电池负极材料，其特征在于：将磷材料与碳材料以适当的质量比混合制备出磷碳复合材料并用作锂离子电池或钠离子电池负极材料，该材料具有较高的比容量且对电解液具有很好的阻燃效果。
2.根据权利要求1所述磷材料包括红磷、黑磷、纳米黑磷，其中纳米黑磷包括黑磷烯、黑磷纳米带、黑磷纳米线、黑磷量子点、打孔黑磷烯、黑磷纳米管。
3.根据权利要求1所述碳材料包括硬碳、软碳、石墨、碳粉、碳纳米管、碳纳米纤维、多孔碳纳米片、石墨烯、氧化石墨烯。
4.根据权利要求1所述纳米黑磷与石墨烯适当的质量比为1.5:1～1:7。
5.根据权利要求1所述电解液为锂离子电解液和钠离子电解液，其中电解质包括LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiCF3SO3、NaPF6、NaBF4、NaClO4、NaTSFI，有机溶剂为碳酸丙乙酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、碳酸亚乙烯酯(VC)中的两种及以上。
6.磷碳复合材料的制备方法包括低温光催化法、球磨法、超声法、电化学剥离法、电泳沉积法、等离子体烧结法、溶剂热法、化学气相输运法、闪蒸热处理。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110992574.1A CN113725425A (zh) | 2021-08-27 | 2021-08-27 | 一种高安全、高性能的电池负极材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110992574.1A CN113725425A (zh) | 2021-08-27 | 2021-08-27 | 一种高安全、高性能的电池负极材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113725425A true CN113725425A (zh) | 2021-11-30 |
Family
ID=78678457
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110992574.1A Pending CN113725425A (zh) | 2021-08-27 | 2021-08-27 | 一种高安全、高性能的电池负极材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113725425A (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114784251A (zh) * | 2022-05-13 | 2022-07-22 | 中国科学技术大学 | 一种磷包覆的负极材料及其制备方法和应用 |
| CN114914424A (zh) * | 2022-05-26 | 2022-08-16 | 湖北兴发化工集团股份有限公司 | 一种源于黑磷的碳-磷复合材料的制备方法 |
| CN116443862A (zh) * | 2023-03-14 | 2023-07-18 | 昆明理工大学 | 一种高性能钠离子电池负极材料及其制备方法 |
| CN116598457A (zh) * | 2023-05-22 | 2023-08-15 | 湖北三峡实验室 | 一种磷碳复合材料、制备方法及应用 |
| CN119447221A (zh) * | 2024-09-24 | 2025-02-14 | 合肥国轩高科动力能源有限公司 | 一种磷-碳-银复合材料及其制备方法和应用 |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105390295A (zh) * | 2015-12-18 | 2016-03-09 | 上海奥威科技开发有限公司 | 锂离子电容器及其负极材料、负极极片 |
| CN107293725A (zh) * | 2017-07-18 | 2017-10-24 | 深圳市泽纬科技有限公司 | 一种纳米红磷与石墨烯复合负极材料的制备方法 |
| CN107681126A (zh) * | 2016-08-02 | 2018-02-09 | 清华大学 | 磷碳复合材料，其制备方法以及应用该磷碳复合材料的电池 |
| CN108529578A (zh) * | 2018-04-26 | 2018-09-14 | 昆明理工大学 | 一种高稳定纳米黑磷/三维石墨烯复合材料的制备方法 |
| CN108598451A (zh) * | 2017-12-12 | 2018-09-28 | 湖北工业大学 | 钠离子电池红磷负极极片及其制备方法 |
| CN108767209A (zh) * | 2018-04-26 | 2018-11-06 | 昆明理工大学 | 一种磷/多孔碳/石墨烯复合材料的制备方法 |
| CN109301178A (zh) * | 2018-08-17 | 2019-02-01 | 福建新峰二维材料科技有限公司 | 一种掺杂磷新型碳负极材料制备的钠双离子电池 |
| CN110041565A (zh) * | 2019-04-24 | 2019-07-23 | 西南大学 | 一种生物基阻燃剂及其制备方法和应用 |
| CN110391398A (zh) * | 2018-04-23 | 2019-10-29 | 香港科技大学 | 黑磷/还原氧化石墨烯复合电极及其制备方法以及包括该复合电极的柔性锂离子电池 |
| CN110574205A (zh) * | 2017-01-02 | 2019-12-13 | 3D电池有限公司 | 能量存储装置和系统 |
| CN111554908A (zh) * | 2020-05-19 | 2020-08-18 | 上海健康医学院 | 一种用于镁离子电池的三维多孔黑磷烯/石墨烯及其制备方法和应用 |
| CN111646439A (zh) * | 2020-06-19 | 2020-09-11 | 昆明理工大学 | 一种掺杂纳米黑磷或黑磷基混合材料的方法 |
-
2021
- 2021-08-27 CN CN202110992574.1A patent/CN113725425A/zh active Pending
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105390295A (zh) * | 2015-12-18 | 2016-03-09 | 上海奥威科技开发有限公司 | 锂离子电容器及其负极材料、负极极片 |
| CN107681126A (zh) * | 2016-08-02 | 2018-02-09 | 清华大学 | 磷碳复合材料，其制备方法以及应用该磷碳复合材料的电池 |
| CN110574205A (zh) * | 2017-01-02 | 2019-12-13 | 3D电池有限公司 | 能量存储装置和系统 |
| CN107293725A (zh) * | 2017-07-18 | 2017-10-24 | 深圳市泽纬科技有限公司 | 一种纳米红磷与石墨烯复合负极材料的制备方法 |
| CN108598451A (zh) * | 2017-12-12 | 2018-09-28 | 湖北工业大学 | 钠离子电池红磷负极极片及其制备方法 |
| CN110391398A (zh) * | 2018-04-23 | 2019-10-29 | 香港科技大学 | 黑磷/还原氧化石墨烯复合电极及其制备方法以及包括该复合电极的柔性锂离子电池 |
| CN108529578A (zh) * | 2018-04-26 | 2018-09-14 | 昆明理工大学 | 一种高稳定纳米黑磷/三维石墨烯复合材料的制备方法 |
| CN108767209A (zh) * | 2018-04-26 | 2018-11-06 | 昆明理工大学 | 一种磷/多孔碳/石墨烯复合材料的制备方法 |
| CN109301178A (zh) * | 2018-08-17 | 2019-02-01 | 福建新峰二维材料科技有限公司 | 一种掺杂磷新型碳负极材料制备的钠双离子电池 |
| CN110041565A (zh) * | 2019-04-24 | 2019-07-23 | 西南大学 | 一种生物基阻燃剂及其制备方法和应用 |
| CN111554908A (zh) * | 2020-05-19 | 2020-08-18 | 上海健康医学院 | 一种用于镁离子电池的三维多孔黑磷烯/石墨烯及其制备方法和应用 |
| CN111646439A (zh) * | 2020-06-19 | 2020-09-11 | 昆明理工大学 | 一种掺杂纳米黑磷或黑磷基混合材料的方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| SAFA HAGHIGHAT-SHISHAVAN等: "Strong, persistent superficial oxidation-assisted chemical bonding of black phosphorus with multiwall carbon nanotubes for high-capacity ultradurable storage of lithium and sodium", 《JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A》 * |
| 汤永威 等: "磷烯-石墨烯复合材料的制备及其电化学性能研究", 《磷肥与复肥》 * |
| 黄克靖 等, 黑龙江大学 * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114784251A (zh) * | 2022-05-13 | 2022-07-22 | 中国科学技术大学 | 一种磷包覆的负极材料及其制备方法和应用 |
| CN114784251B (zh) * | 2022-05-13 | 2024-06-18 | 中国科学技术大学 | 一种磷包覆的负极材料及其制备方法和应用 |
| CN114914424A (zh) * | 2022-05-26 | 2022-08-16 | 湖北兴发化工集团股份有限公司 | 一种源于黑磷的碳-磷复合材料的制备方法 |
| CN116443862A (zh) * | 2023-03-14 | 2023-07-18 | 昆明理工大学 | 一种高性能钠离子电池负极材料及其制备方法 |
| CN116598457A (zh) * | 2023-05-22 | 2023-08-15 | 湖北三峡实验室 | 一种磷碳复合材料、制备方法及应用 |
| CN119447221A (zh) * | 2024-09-24 | 2025-02-14 | 合肥国轩高科动力能源有限公司 | 一种磷-碳-银复合材料及其制备方法和应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN113725425A (zh) | 一种高安全、高性能的电池负极材料 | |
| JP6464252B2 (ja) | 黒鉛２次粒子及びこれを含むリチウム二次電池 | |
| KR101744093B1 (ko) | 리튬 이차 전지용 음극, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 | |
| CN111276675B (zh) | 改性硅碳材料及其制备方法、应用 | |
| JP6263823B2 (ja) | 負極スラリー、負極スラリーの製造方法及び二次電池 | |
| CN111433962A (zh) | 非水电解液电池用电解液和使用了其的非水电解液电池 | |
| WO2021223181A1 (zh) | 一种电解液及电化学装置 | |
| CN106169561B (zh) | 一种硫系复合正极极片、包含其的电池及其制备方法 | |
| WO2018110263A1 (ja) | 複合黒鉛粒子、その製造方法及びその用途 | |
| CN107210424A (zh) | 锂离子二次电池用负极及锂离子二次电池 | |
| WO2013042419A1 (ja) | 非水二次電池 | |
| CN102723490A (zh) | 氟化碳及其应用 | |
| KR20190117279A (ko) | 양극 활물질, 상기 양극 활물질의 제조 방법, 상기 양극 활물질을 포함하는 양극, 및 상기 양극을 포함하는 이차 전지 | |
| EP3809493A1 (en) | Negative electrode material for secondary battery, negative electrode for secondary battery, and secondary battery | |
| WO2011162529A2 (ko) | 안전성이 향상된 음극활물질 및 이를 포함하는 이차전지 | |
| WO2025200815A1 (zh) | 一种电化学装置和电子装置 | |
| KR101796248B1 (ko) | 리튬이차전지용 양극활물질 및 그 제조방법 | |
| KR102887969B1 (ko) | 리튬 이차 전지 | |
| KR101745416B1 (ko) | 리튬이차전지용 양극활물질 및 그 제조방법 | |
| CN117529829A (zh) | 正极活性物质、正极合剂以及二次电池 | |
| CN107316984B (zh) | 正极活性物质前体、其制造方法及正极活性物质 | |
| JP2021044055A (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
| KR20240115198A (ko) | 비수전해질 이차 전지용 양극 및 이를 포함하는 비수전해질 이차 전지 | |
| KR20240115197A (ko) | 비수전해질 이차 전지용 복합 입자 및 비수전해질 이차 전지 | |
| WO2014084610A1 (ko) | 음극 활물질용 복합체 및 이의 제조방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20211130 |