[发明专利]用于超级电容器或锂电池的磷镍复合电极材料的制备方法

说明书

本发明涉及纳米复合材料领域，特别是一种用于超级电容器或锂电池的磷镍复合电极材料及其制备方法。本发明提供的磷镍复合电极材料，包括氮掺杂无定型碳网络构成的背底，和均匀分散在所述背底中的磷化镍、纳米镍和纳米红磷的复合，其中镍离子与纳米红磷的摩尔比为1:3～1:10，不但具有在单相材料的本身的优势，而且在性能等方面大幅改善。本发明提供的磷镍复合电极材料的制备方法，具有低能耗、反应简易、环保清洁等优势，不但能改善磷化物性能，而且溶剂热反应在制备过程中不会对环境造成污染，绿色环保，与传统磷化物合成方法相比更为便捷，制得的材料结晶度更高，活性材料的粒径更小。

技术领域

本发明涉及纳米复合材料领域，特别是一种用于超级电容器或锂电池的磷镍复合电极材料的制备方法。

背景技术

日前，随着环境的持续恶化，以洁净能源为动力的新能源汽车的研发和推广，己经被很多国家提上了日程。常用的车用动力电源铅酸电池，体积大比容量低，虽然经过了长时间的充电，但汽车却达不到理想的行驶里程，因此，寻找便携、比容量大、充电速度快又环保的可再生能源成为了我国发展的重要问题。

可再生能源的迅速发展对能量转换和存储器件提出了较高的要求。在众多能量存储器件中，超级电容器和锂离子电池被认为是两种最有潜力的电化学储能设备。与早期的平板电容器相比，超级电容器在保持高倍率和长循环寿命的同时显著提高了材料的能量密度，高功率密度，快速充放电能力和长循环寿命长等一系列优点，在能量储存研究领域得到了广泛关注，目前己经被广泛的应用于各种可移动储能领域和基站中。例如，超级电容器可以在几分钟甚至几十秒钟的时间完成一次充电过程，并驱动电动汽车行驶3公里以上。锂离子电池绿色环保，不论生产、使用和报废，都不含有、也不产生任何铅、汞、镉等有毒有害重金属元素和物质。重量轻，相同体积下重量约为铅酸产品的五分之一到六分之一；具有高储存能量密度，目前已达到 460～600Wh/kg，是铅酸电池的约6～7倍，自放电小，室温下充满电的锂离子电池储存1个月后的自放电率为10％左右，大大低于镍铬电池的25～30％，

超级电容器和锂离子电池的电化学性能与其电极材料密切相关。在众多的电极材料中，过渡金属磷化物(TMPs)因其本身优良的电化学特性、有较高的化学稳定性和优越的力学特性备受关注。然而，过渡金属磷化物在单独作为超级电容器和锂离子电池的电极材料时导电性不高，导致其结构和性能的稳定性与倍率性能均较差，一般需要与碳材料或其他导电材料(包括金Au、银Ag等)复合，以获得良好的电化学性能。基于这种思路，制备兼具高导电性、高比电容值、和稳定性好的的复合电极材料成为研究热点。但现有的一些合成方法往往要求较为严格的反应条件如高温高压、反应时间长、气氛保护等。例如专利CN201710585395采用了将多孔碳材料浸渍在镍盐溶液中、再进行煅烧、与升华硫熔融等技术手段，希望对合成磷化物包碳的结构进行控制，但是反应过程过于繁琐，产物的结晶程度不高，包碳效果并不明显。

发明内容

本发明为克服上述缺点，寻求简易环保的改善磷化物性能的合成方法，提供了一种用于超级电容器或锂电池的磷镍复合电极材料的制备方法。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种用于超级电容器或锂电池的磷镍复合电极材料，包括

氮掺杂无定型碳网络构成的背底，和

均匀分散在所述背底中的磷化镍、纳米镍和纳米红磷的复合，其中镍离子与纳米红磷的摩尔比为1:3～1:10。

一种磷镍复合电极材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将红磷精制得到纳米红磷，粒径为150纳米以下；

(2)将步骤(1)中获得的纳米红磷与镍盐均匀分散于乙醇胺中，置于反应釜中进行溶剂热反应，所述镍盐中的镍离子与所述红磷的摩尔比为1:3～1:10；

(3)将步骤(2)中获得的产物先后经过清洗后、低温真空干燥。