The invention discloses a preparation method of a negative red phosphorus/carbon nanotube composite material for lithium ion batteries. The method makes red phosphorus adsorbed uniformly on the wall of carbon nanotubes by means of low temperature liquid phase method and the difference of surface electrical properties between red phosphorus and carbon nanotubes in solvents to obtain uniform red phosphorus/carbon nanotubes composites. The method comprises the steps of purifying red phosphorus, preparing red phosphorus dispersions, preparing carbon nanotube dispersions, mixing dispersions, purifying reaction products and freeze-drying. The preparation method of the invention is simple and environmentally friendly; in the obtained red phosphorus/carbon nanotube composite material, the red phosphorus is amorphous nanoparticles, and uniformly adheres to the surface of carbon nanotubes, which has high utilization ratio, and significantly improves the specific capacity of lithium ion battery and cycle charge-discharge stability.
【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池负极红磷/碳纳米管复合材料制备方法
本专利技术属于复合材料
,具体涉及一种将无定形的红磷负载在碳纳米管表面制备方法,并将所获得的红磷/碳纳米管复合材料用于锂离子电池的负极材料。
技术介绍
现代社会的发展以能源消耗为其重要特征。高效的储能系统是可持续再生能源工业、消费电子产业、交通行业的核心支柱。锂离子电池以其比能量高、电池电压高、工作温度范围宽、储存寿命长等优点,在当今储能工业占据核心地位,广泛应用于军事和民用小型电器中,如移动电话、笔记本电脑、摄像机、照相机等。锂离子电池使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”来贡献容量。自从索尼公司在20世纪90年代专利技术商用的锂离子电池以来,其在手机和笔记本等轻便电子设备市场中一直占据主导地位。实用锂离子电池的负极材料石墨的比容量较低,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。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,红磷具有高比容量(2595mAhg-1)、成本低廉、环境相容性好等优势,使其作为一类负极材料备受关注。目前,红磷作为锂离子电池负极材料存在的问题主要在于红磷在充放电过程中的体积膨胀较大(490%),因而将其与其它材料(尤其是碳材料)进行复合,以提高其导电性,容纳其体积膨胀,成为重要方法。在众多碳材料中,碳纳米管可形成三维的束缚网络结构,其与红磷缠绕交联在一起,可有效容纳红磷的体积膨胀,缓冲电极中的应力,从而获得稳定性较高的红磷/碳纳米管复合材料。现有的红磷 ...
【技术保护点】
1.一种锂离子电池负极红磷/碳纳米管复合材料制备方法,其特征在于:所述方法通过低温液相法,借助红磷和碳纳米管在溶剂中的表面电性差异,使红磷均匀吸附于碳纳米管管壁,获得均匀的红磷/碳纳米管复合材料。
【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池负极红磷/碳纳米管复合材料制备方法,其特征在于:所述方法通过低温液相法,借助红磷和碳纳米管在溶剂中的表面电性差异,使红磷均匀吸附于碳纳米管管壁,获得均匀的红磷/碳纳米管复合材料。2.如权利要求1所述的一种锂离子电池负极红磷/碳纳米管复合材料制备方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:1)提纯红磷:将红磷在去离子水中球磨,在200℃下水热处理12h,水洗后真空烘干;2)制备红磷分散液:将步骤1)所获得的红磷分散在乙醇/去离子水的混合溶剂中,超声分散30~120min,得到均匀的红磷分散液;3)制备碳纳米管分散液:将碳纳米管分散在乙醇/去离子水的混合溶剂中,超声分散30~120min,得到均匀的碳纳米管分散液;4)分散液混合:将上述步骤2)制备的红磷分散液加入到步骤3)制备的碳纳米管分散液中,继续超声分散5~120min;5)提纯反应产物:将所获得的混合液静置后将上层清液移除,将下层沉积的固相物质离心水洗数次,并去除溶剂;6)冷冻干燥:将步骤5)所获得的混合物在-80℃冷冻,通过冷冻干燥机冻干,得到...
【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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