[发明专利]结晶性良好的复合单质磷及其制备方法以及应用

说明书

本发明公开了一种结晶性良好的复合单质磷及其制备方法以及应用，该复合单质磷由红磷和黑磷组成，复合单质磷为棕黑色块状微粒；该制备方法包括：1)将无定型红磷与含氮化合物于密闭的条件下进行溶剂热反应；2)将体系溶液进行后处理以制得复合单质磷。本发明进一步地提供了一种上述的结晶性良好的复合单质磷在锂离子电池中的应用。该复合单质磷具有优异的结晶性、比容量、结构稳定性和循环性能；并且该制备方法具有工艺简单、原料易得、成本低、重复性好和合成条件可控的优点。

技术领域

本发明涉及单质磷，具体地，涉及结晶性良好的复合单质磷及其制备方法以及应用。

背景技术

在当今能源危机和能源革命的时代，新能源的发展已成为当今时代的主题，因此对于新能源材料的研究势在必行。来说，已经发现的新能源有风能、太阳能、潮汐能等；然而对于新能源的利用并没有想象的那么容易，就以风能和太阳能来讲，对广大农村和社区，用电池来储备风能和太阳能，构建分散能源，是最好的解决办法；但是，由于风能和太阳能均为间隙能源，有风或者有太阳时才能利用，电能的储存难以持久进行。

为了满足日益增加的能源需求，如今开始把目光投向锂离子电池。自从20世纪90年代以来，基于对锂离子电池不断的研究与开发，使其已成为目前综合性最好的电池体系。磷作为锂离子电池负极材料，具有首次嵌/脱锂比容量大、容量高、大电流充放电和循环寿命长的特点，是制备大比容量高安全性锂离子电池负极潜在的优良材料，具有十分广泛的应用前景。但是，单质磷负极材料普遍存在首次不可逆比容量过大、循环性能过差的问题，因此对于单质磷负极材料的应用仍是一个挑战。

发明内容

本发明的目的是提供一种结晶性良好的复合单质磷及其制备方法以及应用，该复合单质磷具有优异的结晶性、比容量、结构稳定性和循环性能；并且该制备方法具有工艺简单、原料易得、成本低、重复性好和合成条件可控的优点。

为了实现上述目的，本发明提供了一种结晶性良好的复合单质磷，该复合单质磷由红磷和黑磷组成，复合单质磷为棕黑色块状微粒。

本发明还提供了一种上述的结晶性良好的复合单质磷的制备方法，该制备方法包括：

1)将无定型红磷与含氮化合物于密闭的条件下进行溶剂热反应；

2)将体系溶液进行后处理以制得复合单质磷。

本发明进一步地提供了一种上述的结晶性良好的复合单质磷在锂离子电池中的应用。

通过上述技术方案，本发明提供的结晶性良好的复合单质磷的制备方法，利用简单的溶剂热法制备，获得一种结晶性良好的复合单质磷。复合单质磷为块状微粒外观，粒度为微米级；该复合单质磷具有优异的结晶性、比容量、结构稳定性和循环性能。另外制备方法具有工艺简单、原料易得、成本低、重复性好和合成条件可控优点。此外，本发明所采用的溶剂热法，可以快速实现同种元素的晶相转化，有望推广用来制备其他非金属元素锂离子电池负极异质结构材料。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是检测例1中A1放大10万倍下的扫描电镜图；

图2是检测例1中A1放大4万倍下的扫描电镜图；

图3是检测例2中A1的XRD图；

图4是检测例3中A1的拉曼光谱图；

图5是检测例4中A1在100mA/g电流密度下的充放电循环曲线图；

图6是检测例4中A1在200mA/g电流密度下的充放电循环曲线图。