[发明专利]含磷锂离子电池负极材料及其制备工艺

权利要求书

1.一种含磷锂离子电池负极材料，其特征在于，包括磷元素、活性组分和纳米碳纤维；

所述负极材料中具有核壳结构，所述核中包括活性组分，所述壳中包括磷元素；所述核壳结构负载于所述纳米碳纤维的外部或/和内部；所述负极材料中的磷元素通过化学键与活性组分连接；所述负极材料中的磷元素通过化学键与纳米碳纤维连接。

2.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述负极材料中包括P(O)-O-R结构片段，R包括碳、硅、磷、锗、锡、钒、钛元素中的任一种元素。

3.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述负极材料中的活性组分包括硅、锗、锡、钒、和钛元素中任意一种或多种。

4.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，以负极材料质量份数计，所述负极材料中磷元素的质量份数为0.1~12份，活性组分的质量份数为5~90份。

5.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述负极材料中的碳纳米纤维的直径为50nm~1µm。

6.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述负极材料的比表面积为1m²/g~1000m²/g。

7.根据权利要求6所述的负极材料，其特征在于，所述负极材料的比表面积为25m²/g~300m²/g。

8.一种权利要求1-7中任意一项所述的含磷锂离子电池负极材料制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

1）将磷源与活性组分接触超声处理，形成磷包覆的活性组分；

2）将含有机碳源、磷包覆的活性组分的纺丝液进行静电纺丝，热处理。

9.根据权利要求8所述的制备工艺，其特征在于，所述制备工艺中的有机碳源包括醋酸纤维素、壳聚糖、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮、羟丙基纤维素、聚酯型聚氨酯、均聚型聚丙烯腈、共聚型聚丙烯腈、聚醋酸乙烯酯、聚酰亚胺、聚酰胺、改性沥青中的任意一种或多种。

10.根据权利要求8所述的制备工艺，其特征在于，所述制备工艺中的磷源包括含磷酸基团的类化合物；所述负极材料中的活性组分包括硅、锗、锡、钒、和钛元素中任意一种或多种。

11.根据权利要求10所述的制备工艺，其特征在于，所述制备工艺中的磷源包括植酸、磷酸、偏磷酸、多聚磷酸中的任意一种或多种。

12.根据权利要求8所述的制备工艺，其特征在于，所述制备工艺中磷源与活性组分的质量比为1:0.9~1:36。

13.根据权利要求8所述的制备工艺，其特征在于，所述制备工艺中静电纺丝的工艺参数为正向电压5KV~30KV，和/或负向电压-0.2KV~-10KV，和/或纺丝口与接收器之间距离为5cm~30cm，和/或纺丝液推注速度为0.02mm/min-0.8mm/min。

14.根据权利要求8所述的制备工艺，其特征在于，所述制备工艺中热处理包括在200~1200℃下焙烧的步骤。

15.根据权利要求14所述的制备工艺，其特征在于，所述制备工艺中热处理包括在200℃~450℃下的热处理步骤和在500℃~1200℃下的热处理步骤。

16.一种锂离子电池，其包括：

以权利要求1所述的含磷锂离子电池负极材料为负极；

含有锂元素的正极材料、隔膜和电解质。

17.根据权利要求16所述的电池，其特征在于，所述锂离子电池包括液态锂离子电池、半固态锂离子电池或全固态锂离子电池中的任意一种。