[发明专利]一种镍磷氧微米球状锂离子电池负极材料及其制备方法及其制备得到的锂离子电池负极

说明书

本发明公开了一种镍磷氧微米球状锂离子电池负极材料及其制备方法及其制备得到的锂离子电池负极。所述制备方法包括以下步骤：将氯化胆碱和尿素混合，加热、搅拌得到低共熔溶剂；再加入阳离子表面活性剂，超声溶解后，依次加入六水合氯化镍和磷酸二氢钠，超声溶解，得到反应前驱体溶液；将反应前驱体溶液加热回流，经清洗、干燥后即可得到镍磷氧微米球状锂离子电池负极材料，其主要成分为Ni、Ni₃P、NiO，并在制备的过程中颗粒进行自组装成粒径为0.2～0.5μm的大尺寸微球材料。其具有优异的电化学性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池电芯材料领域，具体涉及一种镍磷氧微米球状锂离子电池负极材料及其制备方法及其制备得到的锂离子电池负极。

背景技术

随着动力锂离子电池的快速发展，动力锂离子电池负极材料受到广泛的关注。传统的锂离子动力电池用负极材料的容量低、循环性能和倍率性能比较差、且存在着安全问题。

石墨、硬碳、软碳等碳材料是目前商业化锂离子电池的主要负极材料。但这些碳材料的储锂性能较差，导致了较低的充放电容量，在很大程度上，限制了锂离子动力电池的性能。过渡金属磷化物由于其较低的极化率与较高的循环稳定性收到广泛的关注。其中纳米结构的Ni-P合金基于其可控尺寸和大小的微观结构，展现出优异的电磁学，电子学和光学性能，是一种很有前景的锂离子电池负极材料。

金属磷化物可以从溶剂热过程，过渡金属磷化物的还原过程，金属或金属氧化物的磷化过程，金属配合物的分解过程，溶液相的沉淀过程，和有机金属试剂和磷化氢的反应过程获得。纳米结构的Ni-P合金一般需要模板来协助其纳米结构的形成，常用的模板为Al/Al₂O₃模板。此方法的合成步骤较为繁琐，制备工艺较为复杂，不适于工业化生产。此外，以传统的湿化学法制备Ni-P合金时，往往需要较高的温度，反应溶剂一般为水溶液，也使得反应要在高压下才能进行。此方法不仅步骤繁琐，而且苛刻的反应条件对设备有比较高的要求，同时也存在一定的安全隐患。

公开号为CN 104190921A的中国专利公开了一种Au/Ni₁₂P₅核壳结构纳米粒子的制备方法，该方法以Au-Ni哑铃结构为前驱体，添加三苯基膦高温反应后，制得Au/Ni₁₂P₅核壳材料。该材料是一种具有单晶半导体壳层的金属-半导体核壳结构的纳米材料，具备很好的稳定性和电容性能，但其制备步骤繁琐，以Au纳米材料为前驱体，成本高昂，不利于规模化生产。

由于离子液体具备较高的热稳定性和较低的蒸气压，可以在常压下进行高温(大于100℃)反应。离子液体既可以作为反应溶剂，又可以作为模板，消除了溶剂与模板之间的相互影响，因而广泛应用于纳米材料的合成过程。公开号为CN 102623679 A的中国专利公开了一种核壳结构的Ni-P合金锂离子电池负极材料的制备方法，其是一种温和的Ni-P合金材料的制备方法，此方法中，以一种低共熔溶剂作为反应溶剂和模板，以氯化镍和磷酸二氢铵作为镍源和磷源，得到了一种核壳结构的Ni-P合金材料。该材料表现出了较好的电化学性能，但该纳米材料的振实密度较低，不利于其性能的发挥。

发明内容

为进一步提高锂电池负极材料的电化学性能，本发明提供了一种镍磷氧微米球状锂离子电池负极材料及其制备方法及其制备得到的锂离子电池负极。

本发明采取的技术方案为：

一种镍磷氧微米球状锂离子电池负极材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将氯化胆碱和尿素混合，加热、搅拌得到低共熔溶剂；

(2)向步骤(1)得到的低共熔溶剂中再加入阳离子表面活性剂，超声溶解后，依次加入六水合氯化镍和磷酸二氢钠，超声溶解，得到反应前驱体溶液；

(3)将反应前驱体溶液加热回流，经清洗、干燥后即可得到镍磷氧微米球状锂离子电池负极材料。