[发明专利]一种在碳表面进行硫掺杂磷修饰的方法及其应用

权利要求书

1.一种在碳表面进行硫掺杂磷修饰的方法，其特征在于，该方法是先将硫源材料与磷源材料混合，形成硫掺杂的磷硫混合材料，接着，将所述磷硫混合材料与具有碳基表面的原料这两者的混合物在300-600℃温度下进行热处理，即可得到表面修饰有硫掺杂磷界面层的复合材料；

其中，所述磷硫混合材料中，硫元素的质量占硫元素与磷元素两者质量之和的0.01％～50％；硫掺杂能够在所述热处理过程中，提高磷元素在碳基表面的沉积效率、均匀度和环境稳定性，相应得到的复合材料具有硫掺杂磷界面层。

2.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述具有碳基表面的原料，其碳基表面具体是来自硬碳、软碳中的至少一者，优选为硬碳；更优选的，所述具有碳基表面的原料具体即为硬碳、软碳中的至少一者，或者是被碳基表面包裹的活性物质；其中，所述活性物质具体为石墨材料、硅基材料、锡基材料、铝基材料中的一种或多种；

优选的，硫源材料与磷源材料的混合是通过机械研磨处理实现的；

所述热处理的温度优选为450℃；

所述磷硫混合材料中，硫元素的质量优选占硫元素与磷元素两者质量之和的0.1％～30％，更优选为1％；

所述硫源材料为硫脲、硫化聚丙烯腈、硫单质的一种或多种，优选为硫单质；

所述磷源材料为红磷、黑磷、紫磷、蓝磷的一种或多种，优选为红磷。

3.如权利要求1或2所述方法在制备锂离子电池、钠离子电池或钾离子电池负极材料中的应用；

对于相应得到的负极材料，该负极材料同时包括内部活性物质、外部硫掺杂磷的界面层，其中，内部活性物质为硬碳、软碳中的至少一者；

或者，同时包括内部活性物质、用于形成含碳表面的物质、外部硫掺杂磷的界面层，其中，内部活性物质具体为石墨材料、硅基材料、锡基材料、铝基材料中的一种或多种，用于形成含碳表面的物质为硬碳、软碳中的至少一者。

4.如权利要求3所述应用，其特征在于，在得到的负极材料中，硫掺杂磷界面层的质量百分占比为0.1％～20％，优选0.5％～15％，最优选为1.5％。

5.如权利要求3所述应用，其特征在于，所述活性物质为石墨材料或硅基材料。

6.如权利要求5所述应用，其特征在于，所述硅基材料是由单质硅、氧化亚硅中的一种或多种组成。

7.如权利要求5所述应用，其特征在于，当所述活性物质具体为硅基材料时，硅基材料与用于形成含碳表面的物质的质量比为(9.9:0.1)～(0.2:9.8)，优选为(9.5:0.5)～(1:9)，更优选为7:3；

当所述活性物质具体为石墨材料时，石墨材料与用于形成含碳表面的物质的质量比为(9.99:0.01)～(0.1:9.9)，优选为(9.95:0.05)～(1:9)，更优选为9:1。

8.一种复合负极电极，其特征在于，其组成包括如权利要求3－7任意一项所述应用得到的负极材料，或是这些负极材料中的多种组合得到的混合负极材料；

该复合负极电极的组成还包括导电剂和粘结剂；

优选的，导电剂为Super P，粘结剂为聚丙烯酸；负极材料、导电剂、粘结剂三者之间的质量比为(8～9.8):(0.1～1):(0.1～1)；更优选的，负极材料、导电剂、粘结剂三者在复合负极电极中的质量百分占比分别为95wt％、2.5wt％、2.5wt％。

9.一种碱金属离子电池，其特征在于，包括如权利要求8所述复合负极电极；该碱金属离子电池具体为锂离子电池、钠离子电池或钾离子电池；

优选的，所述碱金属离子电池具体为锂离子电池，包括正极电极及复合负极电极，所述正极电极是由磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、镍锰酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、富锂锰酸锂、磷酸钒锂、磷酸锰锂、磷酸钴锂中的一种或两种以上任意比例的组合而成。