[发明专利]壳核型碳包覆金属磷化物纳米复合粒子的制备方法及应用

权利要求书

1.壳核型碳包覆金属磷化物纳米复合粒子的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，在自动控制直流电弧金属纳米粉体生产设备的粉体生成室中加入金属原料、碳源和惰性气体，蒸发金属原料得到碳包金属纳米粒子前驱体；

第二步，将碳包金属纳米粒子前驱体与红磷粉末在无水无氧条件下混合放入高压密封反应釜中，在惰性气体保护下，高温反应后，冷却至室温，得到碳包覆金属磷化物纳米复合粒子。

2.根据权利要求1所述的壳核型碳包覆金属磷化物纳米复合粒子的制备方法，其特征在于，所述第一步中金属原料为铁、锰、钴、镍、铜、锌中的一种或两种以上组合，采用块体或粉体，金属原料为20～80g，放置在粉体生成室阳极上。

3.根据权利要求1所述的壳核型碳包覆金属磷化物纳米复合粒子的制备方法，其特征在于，所述第一步中碳源为气态时，碳源与惰性气体的比例为1:5～4:1；碳源为液态时，碳源和金属原料放置石墨坩埚中，石墨坩埚放置在粉体生成室阳极上，在粉体生成室中每加入5～50ml碳源通入0.01～0.03MPa的惰性气体；碳源为固态时，碳源和金属原料混合压块后放置在粉体生成室阳极上，碳源与金属粉体质量比为1:3～5:1，加入惰性气体体积为0.01MPa～0.06MPa。

4.根据权利要求3所述的壳核型碳包覆金属磷化物纳米复合粒子的制备方法，其特征在于，所述气态碳源为甲烷、乙烷、乙炔、乙烯、丙烯、丙炔、丙烷、丁烷、丁烯中的一种或两种以上混合；所述的液态碳源为乙醇、甲醇或丙醇的一种或几种组合；所述的固态碳源为碳及其同素异形体，葡萄糖或聚吡咯PPy中的一种或几种组合。

5.根据权利要求1所述的壳核型碳包覆金属磷化物纳米复合粒子的制备方法，其特征在于，所述第一步中惰性气体为氩气、氦气或氖气的一种或几种组合。

6.根据权利要求1所述的壳核型碳包覆金属磷化物纳米复合粒子的制备方法，其特征在于，所述第二步中碳包金属纳米粒子前驱体和红磷粉末的质量比为1:3～1:1；所述第二步中无水无氧为水含量小于千万分之一，氧含量小于千万分之一。

7.根据权利要求1所述的壳核型碳包覆金属磷化物纳米复合粒子的制备方法，其特征在于，所述第二步中惰性气体是氩气、氦气、氖气或氮气的一种或几种组合，惰性气体体积为0.01MPa～0.08MPa；所述真空加热条件为500～800℃，反应1～4h。

8.一种根据权利要求1-7任一所述的碳包覆金属磷化物纳米复合粒子的应用，其特征在于，将碳包覆金属磷化物纳米复合粒子应用在制备锂离子电极片中，包括以下步骤：在碳包覆金属磷化物纳米复合粒子中添加导电剂和粘结剂，将其均匀分散于溶剂中得到电极材料；将电极材料涂布到导电集流器的单面或双面，在真空加热条件下将溶剂去除后，依据电池规格制备出不同尺寸的电极片。

9.根据权利要求8所述的碳包覆金属磷化物纳米复合粒子的应用，其特征在于，所述的碳包覆金属磷化物纳米复合粒子和粘结剂的质量百分比为(50～90):10；所述导电剂为炭黑导电剂、石墨导电剂或石墨烯的一种或几种组合，导电剂的质量百分比小于40；所述的粘结剂为聚偏二氯乙烯、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶或聚乙烯醇的一种或几种组合。

10.根据权利要求8所述的碳包覆金属磷化物纳米复合粒子的应用，其特征在于，所述的溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N-二甲基甲酰胺或去离子水；所述的导电集流器为铁箔、镍箔、铝箔、铜箔、泡沫铜、泡沫镍、泡沫铝或泡沫铁。