[发明专利]具有单分散结构特征的碳包覆NiPx

说明书

本发明涉及具有单分散结构特征的碳包覆NiP_x纳米复合电极材料及其制备方法，所述具有单分散结构的碳包覆NiP_x纳米复合电极材料包括：导电碳材料基体、和以单分散状态均匀弥散分布在导电碳材料基体内部的碳包覆的NiP_x纳米颗粒。本发明中，碳包覆的NiP_x纳米颗粒，是呈现单分散的结构特征弥散在导电碳基体中的。这种独特的组成和结构形态可以极大地缩短电子和锂离子传输路径，提升复合材料的机械强度，缓解活性材料在发生转变反应的过程中产生的应力应变，从而保证电极材料的结构完整性。

技术领域

本发明属于锂离子电池电极材料技术领域，具体涉及一种锂离子电池用NiP_x电极材料及其制备方法。

背景技术

一直以来，促进社会的稳定发展和工业的健康增长是我们国家的重中之重。近年来提出的“中国制造2050”战略计划，对制造业电子产品的小型化，智能化，高能化和便携化提出了更高的要求。而工业的发展离不开能源的消耗，现阶段，传统的化石资源正在日益枯竭，对清洁可再生能源(如：风能，太阳能，潮汐能等)的充分利用正受到人们的广泛关注和研究，高效的可循环储能装置的研制和开发也已成为我国新能源开发的重要研究方向之一。

锂离子电池由于具有高的储能密度，长的使用寿命和较低的自放电特性，目前已经被广泛地应用在了各种消费类电子产品，电动汽车等领域，并且正快速的向智能电网和航空航天等领域扩展。

目前商业化锂离子电池中大多采用价格便宜，环境友好的石墨类负极材料。然而，石墨的理论比容量较低(370mAh g^-1)，且石墨的嵌锂电位较低，容易在电池循环过程中导致电解液分解和锂枝晶的析出，引发安全问题。同时由于石墨类材料的嵌锂方式为断面插层，电极反应的动力学阻力较大，限制了电池的倍率性能的提高。因此，研究开发具有更高能量密度和更优倍率性能的新型负极材料，对锂离子电池的进一步发展和应用具有重要意义。

在过去的几年中，过渡金属氧化物由于具有较高的储锂容量和较好的循环性能，被广泛的研究用作锂离子电池负极材料。但同时，作为负极材料，他们的脱锂电位约为1.6V(相对于金属Li)，而较高的脱锂电位会降低全电池的能量密度，限制电池的实际应用。相对于过渡金属氧化物，过渡金属磷化物具有1V左右的较低的脱锂电位，同时金属磷化物作为锂离子电池负极材料具有很高的理论储锂容量，比如：NiP₂的理论容量为1333mAh g^-1，NiP₃的理论容量为1591mAh g^-1，被认为是一种潜在的高性能锂电池负极材料。

但是近来的研究发现，磷化镍化合物作为锂电池负极，其在与锂离子发生转化反应的过程中，会产生较大的体积应变，导致活性材料发生粉化，最终导致剧烈的容量损耗和电池性能衰退。另外，由于磷化镍固有电导率偏低，导致电池电极反应的动力学阻力增大，不利于电池倍率性能的提高。因此，如何提高磷化镍作为锂离子电池负极材料的循环稳定性能和倍率性能，成为了限制磷化镍作为锂电池负极材料大规模应用的关键问题。