[发明专利]一种基于红磷的新型磷碳负极材料及制备方法

权利要求书

1.基于红磷的碳纳米管掺杂的磷碳复合负极材料，其特征在于，包括红磷和复合碳纳米管球。

2.根据权利要求1所述的基于红磷的碳纳米管掺杂的磷碳复合负极材料，其特征在于，红磷与复合碳纳米管球的质量比为1:1-3:1。

3.根据权利要求2所述的基于红磷的碳纳米管掺杂的磷碳复合负极材料，其特征在于，红磷和复合碳纳米管球在溶剂混合后经热反应得到的产物，复合碳纳米管球在溶液中的质量浓度为10%-20%。

4.根据权利要求3所述的基于红磷的碳纳米管掺杂的磷碳复合负极材料，其特征在于，热反应过程中所述的溶剂包括去离子水、无水乙醇、无水甲醇、无水乙醚中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的基于红磷的碳纳米管掺杂的磷碳复合负极材料，其特征在于，所述的复合碳纳米管球内部掺杂镶嵌低熔点过渡金属化合物（≤200 ℃）；低熔点过渡金属化合物的质量浓度为0.2-3%。

6.根据权利要求5所述的基于红磷的碳纳米管掺杂的磷碳复合负极材料，其特征在于，

所述的低熔点过渡金属化合物包括锡、钛、镉、铁、钴、铬、锰、锗、或镍的金属源与非金属源进行反应所得，所述非金属源和所述金属源摩尔比为1:1-3:1。

7.根据权利要求6所述的基于红磷的碳纳米管掺杂的磷碳复合负极材料，其特征在于，所述的金属盐包括锡、钛、镉、铁、钴、铬、锰、锗、或镍的氟化物、氯化物、硝酸盐、硫酸盐或碳酸盐；所述的非金属源包括硫化物、硒化物、碲化物、或磷化物中的任意一种或多种；

所述硫化物包括升华硫、硫代乙酰胺、或硫脲中的至少一种；

所述硒化物包括单质硒粉、或亚硒酸钠中的至少一种；

所述碲化物包括单质碲粉、或亚碲酸钠中的至少一种；

所述磷化物包括次磷酸钠、磷酸、磷酸二氢铵或磷酸氢二胺中的至少一种。

8.根据权利要求5所述的基于红磷的碳纳米管掺杂的磷碳复合负极材料，其特征在于，所述碳纳米管球还可以是经过氨基化、羧基化、羟基化、磷基化、或石墨化中的任意一种或多种进行表面修饰得到的粒径及骨架结构不同的材料。

9.基于红磷的碳纳米管掺杂的磷碳复合负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）低熔点过渡金属化合物中间体溶液的制备：将金属源和非金属源溶于溶剂中，溶剂/水热反应后得到低熔点过渡金属化合物中间体溶液；

（2）复合碳纳米管球的制备：将碳纳米管球分散于所述的低熔点过渡金属化合物中间体溶液中，溶剂/水热反应后实行固液分离，滤饼烘干后得到复合碳纳米管球粉体材料；

（3）红磷分散液的制备：红磷球磨后进行水热处理，烘干后的固体物质分散于溶剂中得到均匀的红磷分散液；

（4）复合磷碳负极材料的制备：将所述的复合碳纳米管球粉体材料超声分散于溶剂中，加入所述的红磷分散液，超声处理后进行溶剂/水热反应，离心洗涤后收集固体物质冷冻干燥，得到复合磷碳负极材料。

10.根据权利要求9所述的基于红磷的碳纳米管掺杂的磷碳复合负极材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述金属源包括锡、钛、镉、铁、钴、铬、锰、锗、或镍的氟化物、氯化物、硝酸盐、硫酸盐和碳酸盐中的任意一种。

11.根据权利要求10所述的基于红磷的碳纳米管掺杂的磷碳复合负极材料的制备方法，其特征在于，所述非金属源包括硫化物、硒化物、碲化物和磷化物中的一种；

优选地，所述硫化物包括升华硫、硫代乙酰胺或硫脲中的至少一种；

所述硒化物包括单质硒粉或亚硒酸钠中的至少一种；

所述碲化物包括单质碲粉或亚碲酸钠中的至少一种；

所述磷化物包括次磷酸钠、磷酸、磷酸二氢铵或磷酸氢二胺中的至少一种。