[发明专利]具有单分散结构特征的碳包覆NiPx

摘要

本发明涉及具有单分散结构特征的碳包覆NiPx纳米复合电极材料及其制备方法，所述具有单分散结构的碳包覆NiPx纳米复合电极材料包括：导电碳材料基体、和以单分散状态均匀弥散分布在导电碳材料基体内部的碳包覆的NiPx纳米颗粒。本发明中，碳包覆的NiPx纳米颗粒，是呈现单分散的结构特征弥散在导电碳基体中的。这种独特的组成和结构形态可以极大地缩短电子和锂离子传输路径，提升复合材料的机械强度，缓解活性材料在发生转变反应的过程中产生的应力应变，从而保证电极材料的结构完整性。

主权项

1.一种具有单分散结构的碳包覆NiP_x纳米复合电极材料，其特征在于，包括：导电碳材料基体、和以单分散状态均匀弥散分布在导电碳材料基体内部的碳包覆的NiP_x纳米颗粒。

2.根据权利要求1所述的碳包覆NiP_x纳米复合电极材料，其特征在于，所述碳包覆的NiP_x纳米颗粒尺寸为20～150 nm，其中包覆在NiP_x颗粒表面的碳层厚度为1～10 nm。

3.根据权利要求1或2所述的碳包覆NiP_x纳米复合电极材料，其特征在于，所述碳包覆的NiP_x纳米颗粒在所述复合电极材料中的质量百分比含量为20～95％，优选为40～90％。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的碳包覆NiP_x纳米复合电极材料，其特征在于，1≤x≤3，即所述NiP_x为单磷相或者富磷相磷化镍。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的碳包覆NiP_x纳米复合电极材料，其特征在于，所述导电碳材料基体选自多壁碳纳米管，单壁碳纳米管，垂直碳管，石墨烯，碳纤维，活性炭，炭黑，碳布中的至少一种。

6.一种权利要求1至5中任一项所述的碳包覆NiP_x纳米复合电极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将碳材料进行酸化处理；

（2）将上述经过酸化后的碳材料与镍金属盐混合，溶于N‑甲基吡咯烷酮中，然后在搅拌的同时于160～200℃加热回流，将所得产物分离出来，干燥，然后在250～400℃之间进行煅烧，得到一氧化镍/碳复合材料；

（3）将上述得到的一氧化镍/碳复合材料与有机聚合物研磨混合，然后在惰性气氛下于380～500℃进行煅烧碳化，得到碳包覆的金属镍/碳纳米复合材料；

（4）将上述得到的碳包覆的镍/碳复合材料与红磷混合研磨，在真空环境下于400～800℃进行加热处理；热处理产物依次经过洗涤、干燥，即得所述具有单分散结构的碳包覆NiP_x纳米复合电极材料。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述酸化处理包括：将碳材料和强酸混合并在搅拌的同时于160～200℃加热回流0.5～2小时；优选地，所述强酸为浓硝酸，浓硫酸中的至少一种。

8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述镍金属盐为硝酸镍，硫酸镍，氯化镍中的至少一种；所述镍金属盐和碳材料的物质摩尔配比为1：0.5～10；加热回流时间为1～2小时；煅烧时间为0.5～4小时。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述有机聚合物优选为聚偏氟乙烯，聚偏氟乙烯‑六氟丙烯，聚四氟乙烯中的至少一种；所述一氧化镍/碳复合材料与有机聚合物的质量配比为1～3: 1；煅烧时间为10～24小时；步骤（4）中，碳包覆的镍/碳复合材料与红磷混合的质量配比为1～10：1；煅烧时间为24～50小时。

10.一种锂离子电池，其特征在于，以权利要求1至5中任一项所述的碳包覆NiP_x纳米复合电极材料为负极材料。