本发明专利技术属电化学技术领域，具体涉及一种用于锂离子电池的磷化镍阴极材料。该材料为薄膜形式，通过反应性脉冲激光沉积法制备获得。该薄膜制成的电极，具有良好的充放电循环可逆性。由磷化镍（Ｎｉ↓［２］Ｐ）薄膜制成的电极的可逆比容量为４００ｍＡｈ／ｇ左右。磷化镍（Ｎｉ↓［２］Ｐ）电极材料化学稳定性好、比容量高、制备方法简单，适用于锂离子电池。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属电化学
，具体涉及一类用于锂离子电池的阴极材料及其制备方法。
技术介绍
锂离子电池是笔记本电脑、照相机、手机以及其它通讯器材的重要电源，而且有可能 作为绿色能源用于汽车和其它交通工具。目前市售的锂离子电池主要由碳基阴极材料，有 机液体电解质和含锂的过渡金属氧化物阴极材料所组成。为了进一步提高锂离子电池的性 能，人们正在研究、寻找比碳基阴极材料性能更好的新型的阴极材料。此外，随着微电子 器件的小型化，迫切要求开发与此相匹配的锂离子电池，例如薄膜锂离子电池等。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一类性能良好的锂离子电池阴极材料及其制备方法。 本专利技术提出的锂离子电池阴极材料是一种具有斜方六面体结构的磷化镍(Ni2P)材料。 经研究表明，此类材料具有良好的电化学性能，可作为高性能锂离子电池的阴极材料。目 前为止没有关于薄膜化的磷化镍(Ni2P)用作锂离子电池阴极材料的报道。本专利技术提出的 作为锂离子电池阴极材料的磷化镍(Ni2P)为薄膜形式，其薄膜材料的厚度为0.2-lpm。 本专利技术还提出了前述锂离子电池阴极材料的制备方法，具体介绍如下 作为锂离子电池阴极材料的磷化镍(Ni2P)薄膜可采用反应性脉冲激光沉积法制备， 具体步骤为将磷粉和镍粉研磨混合后压片制成脉冲激光沉积所用的靶，其中磷粉的物质 的量为镍粉的1-2倍，由掺钕钇铝榴石激光器产生的1064nrn基频经三倍频后获得355nm 脉冲激光，激光束经透镜聚焦后入射到上述靶上，靶子和基片的距离为25-50mm，在氩气 气氛中在基片上沉积得到磷化镍(Ni2P)薄膜，基片可采用不锈钢片、铂片和镀金单晶硅 片，基片温度为300-600°C。薄膜的沉积时间由薄膜厚度要求确定， 一般为0.2-1.0小时。 薄膜厚度可由扫描电镜测定，薄膜的重量根据电子天平称量实验前后基片重量作差得到。本专利技术中，磷化镍(Ni2P)薄膜的晶体结构由X-射线衍射仪(BrukerD8Advance)确 定。X-射线衍射图谱表明由脉冲激光反应沉积法制得的磷化镍(Ni2P)薄膜为多晶斜方六 面体的结构。由扫描电镜(PhilipsXL30)测定表明，由脉冲激光反应沉积法制得的磷化镍 (Ni2P)薄膜表面光滑并伴有一些细小团聚。本专利技术中，磷化镍(Ni2P)薄膜可直接制成锂离子电池薄膜电极。 本专利技术中，磷化镍(Ni2P)薄膜电极的电化学性能测试采用由三电极组成的电池系统， 其中，磷化镍(Ni2P)薄膜用作工作电极，高纯锂片分别用作为对电极和参比电极。电解液为lMLiPF6 + EC + DMC (V/V=l/1)。电池装配在充氩气的干燥箱内进行。电池的充放 电实验在蓝电(Land)电池测试系统上进行。本专利技术中，由脉冲激光反应性沉积法在不锈钢片等基片上制得的磷化镍(Ni2P)薄膜 电极均具有充放电性能，第一次放电容量为730400mAh/g。在其后的放电过程中，容量有 所衰减。在电压范围0-3V和电流密度5 ^A/ci^时，磷化镍(Ni2P)薄膜电极的比容量在 前30次循环内保持在400mAh/g。上述性能表明，磷化镍(Ni2P)是一类新型的阴极材料，可应用于锂离子电池。 附图说明图1为磷化镍(Ni2P)薄膜的XRD谱图，图中星号表示不锈钢基片的衍射峰，括号 内的是衍射峰的晶面指标。 具体实施例方式采用反应性脉冲激光沉积法制备磷化镍(Ni2P)薄膜，颜色为黑色。制备时，混合靶 中，磷粉的物质的量是镍粉的2倍，采用不锈钢片作为基片，基片与靶的距离为40mm， 基片温度为400。C,由Nd: YAG激光器产生的基频经三倍频产生355nm脉冲激光，激光 束经透镜聚焦后入射到锑粉与硒粉的混合靶上。能量密度为2 J《m—2，沉积时间为0.5小时。X-射线衍射测定表明沉积的薄膜为多晶斜方六面体结构的磷化镍(Ni2P)(附图1)。 由扫描电镜照片测定表明由脉冲激光反应性沉积制得的磷化镍(Ni2P)薄膜表面光滑并伴 有一些细小团聚。对不锈钢基片上的磷化镍(Ni2P)薄膜电极的电化学性能测试结果如下 磷化镍(Ni2P)薄膜电极可在5 pA/cn^充放电速率下进行充放电循环。在电压范围0 -3V内，第一次放电容量可达730mAh/g，循环10次后容量趋于稳定，循环30次容量保持在400mAh/g。因此，在不锈钢片上沉积的磷化镍(Ni2P)薄膜可用作锂离子电池的阴极材料。权利要求1、一种锂离子电池阴极材料，其特征在于为一种具有斜方六面体结构的磷化镍薄膜，薄膜的厚度为0.2-1μm。2、 一种如权利要求1所述的锂离子电池的阴极材料的制备方法，其特征在于磷化镍 薄膜材料采用反应性脉冲激光沉积法制备，具体步骤为将磷粉和镍粉研磨混合后压片制 成脉冲激光沉积所用的靶，其中磷粉的物质的量为镍粉的1-2倍，由掺钕钇铝榴石激光器 产生的1064nm基频经三倍频后获得355nm脉冲激光，激光束经透镜聚焦后入射到上述靶 上，耙子和基片的距离为25 - 50mm，在氩气气氛中在基片上沉积得到磷化镍薄膜，基片 采用不锈钢片、铂片或镀金单晶硅片，基片温度为300-60(TC。全文摘要本专利技术属电化学
，具体涉及一种用于锂离子电池的磷化镍阴极材料。该材料为薄膜形式，通过反应性脉冲激光沉积法制备获得。该薄膜制成的电极，具有良好的充放电循环可逆性。由磷化镍(Ni<sub>2</sub>P)薄膜制成的电极的可逆比容量为400mAh/g左右。磷化镍(Ni<sub>2</sub>P)电极材料化学稳定性好、比容量高、制备方法简单，适用于锂离子电池。文档编号C23C16/48GK101304089SQ20081003960公开日2008年11月12日 申请日期2008年6月26日 优先权日2008年6月26日专利技术者傅正文, 吴济今 申请人:复旦大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种锂离子电池阴极材料，其特征在于为一种具有斜方六面体结构的磷化镍薄膜，薄膜的厚度为０．２－１μｍ。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：吴济今，傅正文，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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