【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池材料，特别涉及一种二磷化锌/磷酸锌复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、随着高能量密度储能设备的需求日益增长，锂离子电池因具有循环寿命长、能量密度高、倍率性能好等优点，成为目前应用最广泛的便携式存储设备。设计快充锂离子电池的关键挑战之一是构建高倍率和优异安全性的负极材料。锂离子电池的负极材料主要有三种，首先是石墨(理论比容量372mah/g)，但是由于天然石墨和人造石墨克容量已运用至原材料基础理论极限值，很难再有提升。其次，纳米结构的碳基材料和金属氧化物的导电性和容量都很低，性能较差。对于硅碳负极材料，其在硅锂合金化过程中形成各类锂硅化合物，相变复杂，充放电过程中体积变化较大，稳定性欠佳。最后，对于磷基负极材料，因磷自然储备资源丰富，价格便宜，理论比容量高达2596mah/g(li3p)，电压平台较低(li/li+，0.8v)，磷与硅同为合金化负极，但嵌锂电位高，即便高倍率下发生极化也很难达到析锂电位。然而，磷基负极材料的缺点也比较明显，如导电性差、膨胀率高等，导致电极材料在充放电过程中循环稳定性较差，从而很大程度上限制了磷基负极材料在金属离子电池中的应用。
2、因此，亟需提供一种复合材料，其可有效缓解电池在充放电过程中的体积膨胀，提高材料的循环性能，导电性，倍率性能，使得所制备的电池具有良好的倍率性能和循环稳定性。
技术实现思路
1、本专利技术旨在解决现有技术中存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。本专利技术提供一种二磷化
2、本专利技术的专利技术构思：本专利技术复合材料包括二磷化锌、磷酸锌、碳基材料或碳基材料的杂化材料；且所述二磷化锌被所述磷酸锌、所述碳基材料或碳基材料的杂化材料包覆。磷酸锌的存在，可以有效缓解二磷化锌复合材料充放电过程中的体积膨胀，避免复合材料因体积膨胀而出现脱落现象，提高材料的循环性能，同时在一定程度上起到了sei膜的作用；另外，碳基材料或其杂化材料包覆二磷化锌，可提高材料的导电性，改善材料的倍率性能，且可以弥补因磷酸锌的存在所引起的导电性下降的问题，进而使所制备的电池具有良好的倍率性能和循环稳定性。同时，碳基材料或碳基材料的杂化材料的包覆还可减少球磨过程中白磷的生成，提高材料的热稳定性，进而提高电池的电化学性能。
3、因此，本专利技术的第一方面提供一种二磷化锌/磷酸锌复合材料。
4、具体的，所述二磷化锌/磷酸锌复合材料包括二磷化锌、磷酸锌、碳基材料或碳基材料的杂化材料；且所述二磷化锌被所述磷酸锌、所述碳基材料或碳基材料的杂化材料包覆。
5、优选地，所述复合材料中，所述二磷化锌、磷酸锌、碳基材料或碳基材料的杂化材料的质量比为1：(0.01-1.1)：(0.01-2.2)。
6、进一步优选地，所述复合材料中，所述二磷化锌、磷酸锌、碳基材料或碳基材料的杂化材料的质量比为1：(0.01-1)：(0.01-2)。
7、优选地，所述碳基材料选自石墨、石墨烯、碳纳米管、碳纳米纤维、碳纳米点、碳纳米锥、焦炭、活性炭、导电碳黑、乙炔黑中的至少一种。
8、优选地，所述碳基材料的杂化材料为在碳基材料中引入杂化元素而得到；所述杂化元素包括li、p、n中的至少一种。
9、优选地，所述复合材料的比表面积为1-10m2/g；进一步优选地，所述复合材料的比表面积为2-5m2/g。
10、优选地，所述复合材料的孔径为18-130nm；进一步优选地，所述复合材料的孔径为20-120nm。
11、优选地，所述复合材料的粒径为10nm-100μm；进一步优选地，所述复合材料的粒径为100nm-10μm。
12、本专利技术的第二方面提供一种本专利技术第一方面所述的二磷化锌/磷酸锌复合材料的制备方法。
13、具体的，所述二磷化锌/磷酸锌复合材料的制备方法，包括以下步骤：
14、将氧化锌、磷单质、碳基材料或碳基材料的杂化材料混合，得到混合料，然后对所述混合料进行球磨，制得所述复合材料；或，将氧化锌、磷单质混合，得到混合料，对所述混合料进行球磨，然后加入碳基材料或碳基材料的杂化材料，制得所述复合材料；或，将二磷化锌、磷酸锌、碳基材料或碳基材料的杂化材料混合，得到混合料，然后对所述混合料进行球磨，制得所述复合材料。
15、具体的，因球磨过程发生质点碰撞与摩擦有助于颗粒细化及表面改性，所以二磷化锌、磷酸锌、碳基材料或碳基材料的杂化材料混合后球磨，使得所述二磷化锌被所述磷酸锌、所述碳基材料或碳基材料的杂化材料包覆。
16、优选地，所述磷单质包括红磷(rp)、白磷(wp)、紫磷(pp)、黑磷(bp)及黄磷(yp)中的至少一种。
17、优选地，所述氧化锌的尺寸为0.9nm-11mm；进一步优选地，所述氧化锌的尺寸为1nm-10mm。
18、优选地，所述单质磷的尺寸为0.9nm-110mm，进一步优选地，所述单质磷的尺寸为1nm-100mm。
19、优选地，所述单质磷的尺度为0维到3维。
20、优选地，所述碳基材料或碳基材料的杂化材料占所述氧化锌、磷单质、碳基材料或碳基材料的杂化材料的总质量的3-99％。
21、进一步优选地，所述碳基材料或碳基材料的杂化材料占所述氧化锌、磷单质、碳基材料或碳基材料的杂化材料的总质量的20-60％。
22、优选地，所述氧化锌和所述磷单质的摩尔比为0.1-20：1。
23、进一步优选地，所述氧化锌和所述磷单质的摩尔比为0.3-3：1。
24、优选地，所述球磨时所用的球磨球和混合料的质量比为18-110：1。
25、进一步优选地，所述球磨时所用的球磨球和混合料的质量比为20-100：1。
26、更进一步优选地，所述球磨时所用的球磨球和混合料的质量比为40：1。
27、优选地，所述球磨的转速为200-1500rpm；所述球磨的时间为9.5-100h。
28、进一步优选地，所述球磨的转速为800-1000rpm；所述球磨的时间为10-96h。
29、优选地，所述球磨在惰性气氛中进行，所述惰性气氛为氩气气氛。
30、具体的，所述球磨可促成磷碳共价键连接，在稳定结构的同时提升了材料内部对锂离子的传导能力，增强复合材料的导电性，有助于获得稳定且优异的电化学性能。
31、本专利技术的第三方面提供一种负极材料。
32、具体的，所述负极材料包括本专利技术第一方面所述的二磷化锌/磷酸锌复合材料。
33、优选地，所述负极材料还包括导电剂、粘结剂。
34、优选地，所述二磷化锌/磷酸锌复合材料、导电剂和粘结剂的质量比为7：(0.04-110)：(0.04-33)。
35、进一步优本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种复合材料，其特征在于，包括二磷化锌、磷酸锌、碳基材料或碳基材料的杂化材料；且所述二磷化锌被所述磷酸锌、所述碳基材料或碳基材料的杂化材料包覆。
2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料中，所述二磷化锌、磷酸锌、碳基材料或碳基材料的杂化材料的质量比为1：(0.01-1.1)：(0.01-2.2)。
3.根据权利要求2所述的复合材料，其特征在于，所述碳基材料选自石墨、石墨烯、碳纳米管、碳纳米纤维、碳纳米点、碳纳米锥、焦炭、活性炭、导电碳黑、乙炔黑中的至少一种；所述碳基材料的杂化材料为在所述碳基材料中引入杂化元素而得到；所述杂化元素包括Li、P、N中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料的比表面积为1-10m2/g；和/或，所述复合材料的孔径为18-130nm；和/或，所述复合材料的粒径为10nm-100μm。
5.权利要求1-4任一项所述的复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述碳基材料或碳基材料的杂化材料占所
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，采用研磨球进行所述球磨；所述研磨球和所述混合料的质量比为18-110：1；和/或，所述球磨的转速为200-1500rpm；所述球磨的时间为9.5-100h。
8.一种负极材料，其特征在于，包括权利要求1-4任一项所述的复合材料。
9.一种负极极片，其特征在于，包括权利要求8所述的负极材料所形成的涂层。
10.一种电池，其特征在于，包括权利要求9所述的负极极片。
...【技术特征摘要】
1.一种复合材料，其特征在于，包括二磷化锌、磷酸锌、碳基材料或碳基材料的杂化材料；且所述二磷化锌被所述磷酸锌、所述碳基材料或碳基材料的杂化材料包覆。
2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料中，所述二磷化锌、磷酸锌、碳基材料或碳基材料的杂化材料的质量比为1：(0.01-1.1)：(0.01-2.2)。
3.根据权利要求2所述的复合材料，其特征在于，所述碳基材料选自石墨、石墨烯、碳纳米管、碳纳米纤维、碳纳米点、碳纳米锥、焦炭、活性炭、导电碳黑、乙炔黑中的至少一种；所述碳基材料的杂化材料为在所述碳基材料中引入杂化元素而得到；所述杂化元素包括li、p、n中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料的比表面积为1-10m2/g；和/或，所述复合材料的孔径为18-130nm；和/或，所述复合材料的粒径为10...
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