[发明专利]一种黑磷基复合负极材料及其制备方法和锂离子电池

权利要求书

1.一种黑磷基复合负极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将石墨和黑磷混合，得到复合材料；

(2)将所述复合材料和糖类化合物在溶剂中混合，进行水热反应，得到所述黑磷基复合负极材料；

其中，所述溶剂包括水和乙二醇。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述石墨包括人造石墨或天然石墨，优选为人造石墨，进一步优选为中间相炭微球；

优选地，步骤(1)所述石墨的中值粒径D50为8-35μm；

优选地，步骤(1)所述黑磷的中值粒径D50为5-12μm；

优选地，以所述石墨和所述黑磷的总质量为基准，步骤(1)所述黑磷的质量含量为5-15％。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述混合的方法为高能球磨法；

优选地，步骤(1)所述混合的时间为5-10h；

优选地，步骤(1)所述混合后，进行干燥；

优选地，所述干燥的过程在惰性气氛中进行，所述惰性气氛中的气体包括氩气、氮气、氦气或二氧化碳中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述惰性气氛中气体的流量为15-25mL/min；

优选地，所述干燥的温度为40-80℃。

4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述糖类化合物包括葡萄糖和/或蔗糖；

优选地，步骤(2)所述复合材料和所述糖类化合物的质量比为100:(0.5-1.5)。

5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述混合的方式包括以下步骤：

(a)将糖类化合物和溶剂混合，得到溶液；

(b)将所述溶液和复合材料混合；

优选地，所述溶剂中，水和乙二醇的体积比为(0.3-1):(0.1-0.7)。

6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述水热反应的温度为125-175℃；

优选地，步骤(2)所述水热反应的时间为8-12h。

7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述黑磷在与石墨混合之前，进行粉碎处理；

优选地，所述粉碎处理的时间为10-20h；

优选地，步骤(2)所述水热反应后，还依次进行分散和烘干；

优选地，所述分散的方式包括超声分散和/或磁力搅拌分散；

优选地，所述分散的时间为4-6h；

优选地，所述烘干的气氛为惰性气氛，所述惰性气氛中的气体包括氩气、氮气、氦气或二氧化碳中的任意一种或至少两种的组合，所述气体的流量为15-25mL/min；

优选地，所述烘干的温度为40-80℃。

8.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

(Ⅰ)对黑磷进行粉碎处理，得到粉碎的黑磷；

(Ⅱ)将D50为8-35μm的中间相炭微球和粉碎的黑磷混合5-10h，然后在40-80℃的惰性气氛中进行干燥，得到复合材料；

其中，以所述石墨和所述黑磷的总质量为基准，所述黑磷的质量含量为5-15％；

(Ⅲ)将糖类化合物和溶剂混合，得到溶液；

其中，溶剂包括水和乙二醇，水和乙二醇的体积比为(0.3-1):(0.1-0.7)；

(Ⅳ)将复合材料和所述溶液混合，并于125-175℃下水热反应8-12h，然后进行分散和40-80℃的烘干，得到所述黑磷基复合负极材料；

其中，复合材料和溶液中的糖类化合物的质量比为100:(0.5-1.5)。

9.一种黑磷基复合负极材料，其特征在于，所述黑磷基复合负极材料采用权利要求1-8任一项所述的制备方法制备得到；

所述黑磷基复合负极材料包括石墨/黑磷复合材料内核，以及位于所述内核表面的碳包覆层。

10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池的负极中包括如权利要求9所述的黑磷基复合负极材料。