The invention discloses a preparation method of negative red phosphorus/graphene composite material for lithium ion batteries. The method fully disperses red phosphorus and graphene in solvents by low temperature liquid phase method, and makes red phosphorus nanosheets uniformly loaded on graphene surface by means of the difference of surface electrical properties between red phosphorus and graphene in solvents, thus obtaining uniform red phosphorus/graphene composite materials. The method comprises the steps of purifying red phosphorus, preparing mixed dispersing liquid, centrifugal treatment and freeze-drying. The preparation method of the present invention is simple, environmentally friendly and low cost; in the obtained red phosphorus/graphene composite material, red phosphorus is amorphous nano-flake morphology, and uniformly adheres to the surface of graphene, with high utilization ratio, and remarkably improves the specific capacity of lithium ion batteries and cyclic charge-discharge stability.
【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池负极红磷/石墨烯复合材料制备方法
本专利技术属于复合材料
,具体涉及一种将无定形的红磷纳米片负载在石墨烯表面的制备方法,并将所获得的红磷/石墨烯复合材料用作锂离子电池的负极材料。
技术介绍
锂离子电池以其高比能量、高电压及长寿命等优点备受关注。商用锂离子电池采用石墨材料作为负极,磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂等含锂金属氧化物作为正极,利用锂离子在正负极之间的“摇椅效应”贡献容量。然而,石墨负极的比容量较低,倍率性能有限,难以满足当今社会对于储能系统越来越高的要求,因而寻找新的高容量密度的负极材料成为锂离子电池提高能量密度的关键。在众多潜在的电极材料中,单质磷以其高比容量(2595mAhg-1)获得较多的关注。单质磷有三种同素异形体:白磷,黑磷和红磷。其中,白磷易燃,从安全性角度考虑,不适宜作为电极材料。黑磷因其高导电性而得到了广泛的研究,然而,其制备工艺复杂苛刻,需在高温高压和惰性气体保护的条件下,通过专用的设备合成,大大增加了其成本。相比而言,红磷具有高比容量、成本低廉、环境相容性好等优势,有望成为成本较低的、可替代石墨的负极材料。目前,红磷作为锂离子电池负极材料存在的问题主要在于其在嵌锂后存在较大的体积膨胀(490%),且导电性较差。因而,需要将其与其它碳材料,尤其是具有丰富孔隙结构的碳材料,进行复合。一方面,碳材料的高导电性可提高复合材料的电子传输效率;另一方面,碳材料中的大量孔隙结构,可以充分容纳红磷在电化学反应中的体积膨胀,从而保持稳定的电极结构。基于以上考虑,具有高导电性、高力学强度和高柔韧性的石墨烯,被认为是理想的碳载体材料。石 ...
【技术保护点】
1.一种锂离子电池负极红磷/石墨烯复合材料制备方法,其特征在于:所述方法通过低温液相法,将红磷和石墨烯在溶剂中充分分散,并借助红磷和石墨烯在溶剂中表面电性差异,使红磷纳米片均匀负载在石墨烯表面,获得均匀的红磷/石墨烯复合材料。
【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池负极红磷/石墨烯复合材料制备方法,其特征在于:所述方法通过低温液相法,将红磷和石墨烯在溶剂中充分分散,并借助红磷和石墨烯在溶剂中表面电性差异,使红磷纳米片均匀负载在石墨烯表面,获得均匀的红磷/石墨烯复合材料。2.如权利要求1所述的一种锂离子电池负极红磷/石墨烯复合材料制备方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:1)提纯红磷:将商用红磷在去离子水中球磨,在200℃下水热处理12h后真空烘干;2)制备混合分散液:将提纯后的红磷和石墨烯分散在乙醇/去离子水的混合溶剂中,超声分散5~120min,得到均匀的混合分散液;3)离心处理:将步骤2)所获得的混合分散液通过多次离心处理,交换溶剂为去离子水,得到纯净的混合物;4)冷冻干燥:将步骤3)所获得的混合物在-80℃冷冻,通过...
【专利技术属性】
技术研发人员:孙黎,张以河,张雨,张德扬,
申请(专利权)人:中国地质大学北京,
类型:发明
国别省市:北京,11
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