[发明专利]一种Cu3

说明书

本发明提供一种Cu₃P‑CuO复合柔性锂离子电池负极材料的方法，Cu₃P与CuO原位复合并稳定生长在铜箔表面，具体步骤是：将铜箔置于马弗炉100℃~300℃预氧化处理15min~1h，称取次亚磷酸钠并平铺置于陶瓷料舟底部，将预氧化的铜箔于陶瓷料舟正上方，并用泡沫铜覆盖，将陶瓷料舟置于管式炉，在氩气作为保护气的条件下，升温速度为1~5℃/min，烧结温度为250~350℃，保温时间为15min~5h，自然冷却后得到Cu₃P‑CuO柔性电极材料，以其作为锂离子电池负极显示出较好的电化学性能。本发明首次制备出具有一定柔韧性的Cu₃P‑CuO复合锂离子电池负极材料。该合成工艺简单新颖，易于操作，合成成本低廉；所得样品导电性好、结晶性能好；电化学性能测试显示其具有明显的充、放电平台和较好的循环稳定性。

技术领域

本发明涉及一种具有柔韧性的复合锂离子电池负极材料，特别涉及一种Cu₃P-CuO复合柔性锂离子电池负极材料的制备方法，属于电化学电源领域。

背景技术

能源是支撑整个人类文明的物质基础。随着社会经济的高速发展，人们对能源的依存度不断地提高。目前，传统的化石能源如煤、石油、天然气等被大量的开发使用，大气污染、温室气体的排放等问题日益突出，直接影响了人们的生活。伴随着日益严重的能源危机和环境污染，改变现有不合理的能源结构是人类可持续发展所面临的首要问题。因此，寻找可再生的清洁环保替代能源迫在眉睫。目前开发利用的风能、水能、太阳能等可再生清洁能源具有随机性和间歇性，因此发展高性能储能设备又是一个新的挑战。

锂离子电池作为一种高性能的储能设备，因其所具有的高比容量、高循环性能、环境友好、无记忆效应等优点，在目前储能市场占据了主导地位，已广泛地运用于便携式电子设备及动力汽车中。目前商业化的锂离子电池负极材料主要为石墨类碳材料，其较低的理论容量及可能存在的锂枝晶析出的安全隐患是制约其发展的关键，开发新型锂离子电池负极材料尤为迫切。磷化铜作为一种有前途的阳极材料，因其具有较为安全的充、放电电压平台和更高的体积比容量，是一种较为理想的锂离子电池负极材料。Cu₃P的电子传导性差以及在循环过程中的体积效应导致其表现出较差的电化学性能。因此，人们的研究主要集中在增强Cu₃P材料的导电性和如何改善材料的循环性能。基于以上背景，本发明通过以次亚磷酸钠作为磷源，预氧化的铜箔作为铜源，通过低温气固反应并控制磷化量，首次制备出具有一定柔韧性的Cu₃P-CuO柔性电极材料，以其作为锂离子电池负极材料，显示出较好的电化学性能和循环稳定性。

发明内容

本发明的目的在于以次亚磷酸钠和铜箔为原料，通过预氧化和低温气固反应并控制磷化过程，成功制备Cu₃P-CuO柔性电极材料，作为锂离子电池负极。其原理是利用预氧化过程在铜箔表面得到部分氧化铜，然后通过次亚磷酸钠分解出的PH₃气体直接还原氧化铜生成Cu₃P，通过用泡沫铜覆盖在铜箔上面避免了氧化铜的完全磷化，保留的铜基体使其具有一定的柔韧性，得到的Cu₃P和CuO均匀复合生长在铜箔的表面并具有一定的稳定性，且铜箔作为集流体和基体增强了材料的导电性能，控制了材料的体积效应，使得Cu₃P-CuO柔性电极材料作为锂离子电池负极材料显示了较好的电化学性能。