【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于鋰離子電池負極材料，更具體地說，涉及一種磷-碳-銀復合材料及其制備方法和應用。
技術介紹
1、鋰離子電池是目前應用廣泛的儲能器件之一，它具備能量密度高、綠色環保等優勢。為了進一步提升鋰離子電池的性能，包括使用壽命、快速充電、高低溫性能等，負極材料的優化非常重要。目前鋰離子電池使用較多的負極材料是石墨，然而石墨負極的低理論容量(372mah/g)難以滿足能源發展的需求。
2、磷元素來源廣泛，并且單質磷作為鋰離子電池負極材料時的理論儲鋰容量高達2596mah/g，遠高于石墨負極，是下一代鋰離子電池負極材料的研究熱點。黑磷作為磷的同素異形體之一，具有較高的鋰離子擴散效率，是實現鋰離子電池高能量密度和快充性能的理想負極材料。然而，單純的黑磷作為負極材料時，其導電性較差，充放電過程中會出現較大的體積變化。將黑磷和碳材料復合可以改善其導電性差和體積膨脹的問題。目前，黑磷與碳材料復合的方法大多是球磨法，步驟較為復雜繁瑣。例如，公開號為cn115172711a的中國專利公開了一種黑磷-碳復合材料及其制備方法和應用，但是該專利中，黑磷與碳材料復合的方法為：無定形紅磷和導電碳材料在保護氣氛下進行球磨，并經過壓制成型、高溫高壓反應，得到黑磷-碳復合材料，此過程較為繁瑣且生產效率較低。
3、因此，需要一種操作簡單的黑磷與碳材料復合材料的制備方法。
技術實現思路
1、1.要解決的問題
2、針對現有技術中鋰離子電池負極材料存在的黑磷與碳材料復合過程操作繁瑣的問
3、2.技術方案
4、為了解決上述問題，本專利技術所采用的技術方案如下：
5、第一方面，本專利技術提供了一種磷-碳-銀復合材料的制備方法：
6、s1.制備含有碳材料、銀源、黑磷、還原劑的混合液；
7、s2.將所述混合液進行溶劑熱反應，得到磷-碳-銀復合材料。
8、需要說明的是，現有技術中，鋰離子電池負極材料磷碳復合過程主要采用球磨法，該方法操作繁瑣，且使用的球磨機設備的重量和體積較大；使用本專利技術中所述制備方法能得到純度更高的磷-碳-銀復合材料，所述復合材料的制備步驟簡單，不僅可以提高生產效率，而且不需要使用球磨機等重型設備，更適合產業化；
9、另一方面，球磨的方式為物理混合，容易引入灰塵以及因研磨球磨損而產生的雜質，而本專利技術中所述制備方法規避了此問題，混合液的純凈度更高，有利于保證制備得到的磷-碳-銀復合材料的質量和電化學性能。
10、進一步地，步驟s2中，所述溶劑熱反應的溫度為60～140℃，時間為3～24h；
11、溫度具體可以為60～140℃、70～140℃、80～140℃、90～140℃、100～140℃、110～140℃、120～140℃、130～140℃；
12、時間具體可以為3～4h、3～6h、3～8h、3～10h、3～12h、3～14h、3～16h、3～18h、3～20h、3～24h。
13、需要說明的是，控制溶劑熱反應的溫度和時間在上述范圍內，有利于ag納米顆粒均勻修飾到材料表面，以提升所述磷-碳-銀復合材料的導電性，也有利于碳材料與黑磷形成交聯結構，以抑制黑磷循環過程中的體積膨脹，從而制備得到的具有優異電化學性能的磷-碳-銀復合材料。
14、如果反應溫度低于60℃可能會導致反應的效果較差，影響制備得到的所述復合材料性能；如果反應溫度高于140℃時，溶劑快速揮發高溫可能加速還原劑的揮發，導致反應體系中的還原劑減少，影響反應的均勻性；此外，一些反應物或溶劑可能在超過其熱穩定性的溫度下分解，產生副產物，影響材料的純度，甚至可能造成材料結構破壞。
15、優選地，步驟s2中，所述溶劑熱反應的反應溫度為100～140℃，時間為3～10h。
16、需要說明的是，現有技術中，鋰離子電池負極材料磷碳復合過程主要采用的球磨法操作繁瑣，需要12～24h的球磨時間，效率較低；
17、所述制備方法中復合材料的復合僅需10小時以下，大大提高了生產效率，有利于產業化。
18、進一步地，步驟s1中，所述銀源中銀和黑磷的質量比為1:10～1:1。
19、進一步地，步驟s1中，所述碳材料和黑磷的質量比為1:10～1:1。
20、進一步地，步驟s1中，所述還原劑和黑磷的質量比為10:1～100:1。
21、需要說明的是，控制銀源和黑磷、碳材料和黑磷、還原劑和黑磷的質量比在上述范圍內，有利于控制銀離子還原生成的ag納米顆粒，并均勻修飾到碳材料表面，提升導電性，也有利于碳材料與黑磷形成交聯結構，以抑制黑磷循環過程中的體積膨脹、體積變化，從而制備得到的磷-碳-銀復合材料具有優異的電導率、充放電循環和倍率性能的電化學性能。
22、進一步地，步驟s1中，所述碳材料包括碳納米管、炭黑、石墨粉中的一種、兩種或兩種以上。
23、進一步地，步驟s1中，所述銀源包括硝酸銀、氟化銀中的一種或兩種。
24、進一步地，所述銀源以硝酸銀水溶液、銀氨溶液或氟化銀水溶液的形式加入。
25、需要說明的是，所述銀源在上述溶液中的溶解效果較好，以上述溶液的形式加入可以提高銀源在混合液中的分散性，以使銀離子得到充分還原，并提高還原得到的ag納米顆粒分布更加均勻。
26、更進一步地，所述硝酸銀水溶液、銀氨溶液或氟化銀水溶液中銀的摩爾濃度為0.01～0.1mol/l。
27、需要說明的是，將所述硝酸銀水溶液、銀氨溶液或氟化銀水溶液中銀的摩爾濃度控制在上述范圍內，有利于在上述溶劑熱反應的溫度和條件下將銀離子還原為ag納米顆粒，并減少副反應的發生。
28、優選地，所述硝酸銀水溶液為現配現用。
29、進一步的，步驟s1中，所述還原劑包括n,n-二甲基甲酰胺(dmf)、硼氫化鈉中的一種或兩種。
30、需要說明的是，dmf具有良好的溶解性和對多種物質的親和力，可以將碳材料、銀源和黑磷混合形成均勻的漿料，避免團聚；還可以通過還原反應促進金屬銀離子的還原，起到還原劑的作用；并與碳材料等形成良好的相互作用，有利于制備得到磷-碳-銀復合材料具有優異的導電性和循環性能等電化學性能。
31、例如，當還原劑為硼氫化鈉時，銀源可以硝酸銀水溶液、銀氨溶液或氟化銀水溶液的形式加入。
32、進一步地，步驟s1中，所述黑磷包括黑磷納米片、黑磷量子點、黑磷粉中的一種、兩種或兩種以上。
33、需要說明的是，上述黑磷材料可以與上述碳材料形成交聯結構，黑磷具有較高的理論比容量，能夠提供更多的電荷存儲位點；具有一定的電子傳導性，有助于提高所述復合材料的電導率，減少電池充放電過程中的電阻。
34、進一步地，步驟s1中，還包括調節混合液的ph值為5.4～6.4。本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種磷-碳-銀復合材料的制備方法，其特征在于：
2.根據權利要求1所述的磷-碳-銀復合材料的制備方法，其特征在于：
3.根據權利要求2所述的磷-碳-銀復合材料的制備方法，其特征在于：
4.根據權利要求1～3任一項所述的磷-碳-銀復合材料的制備方法，其特征在于：
5.根據權利要求4所述的磷-碳-銀復合材料的制備方法，其特征在于：
6.根據權利要求5所述的磷-碳-銀復合材料的制備方法，其特征在于：
7.根據權利要求1～3任一項所述的磷-碳-銀復合材料的制備方法，其特征在于：
8.一種如權利要求1～7任一項所述的磷-碳-銀復合材料的制備方法制備得到的磷-碳-銀復合材料，其特征在于：
9.根據權利要求8所述的磷-碳-銀復合材料，其特征在于：
10.一種鋰離子電池負極，其特征在于：所述負極包括如權利要求1～7任一項所述制備方法制備得到的磷-碳-銀復合材料，或者如權利要求8～9任一項所述的磷-碳-銀復合材料。
【技術特征摘要】
1.一種磷-碳-銀復合材料的制備方法，其特征在于：
2.根據權利要求1所述的磷-碳-銀復合材料的制備方法，其特征在于：
3.根據權利要求2所述的磷-碳-銀復合材料的制備方法，其特征在于：
4.根據權利要求1～3任一項所述的磷-碳-銀復合材料的制備方法，其特征在于：
5.根據權利要求4所述的磷-碳-銀復合材料的制備方法，其特征在于：
6.根據權利要求5所述的磷-碳-銀復合材料的制備方法，其特征在于：...
【專利技術屬性】
技術研發人員：葉釗爾，王義飛，夏倫鵬，項勝，
申請(專利權)人：合肥國軒高科動力能源有限公司，
類型：發明
國別省市：
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