锂离子电池作为一种新型高能电池,因为具有高比能量、无污染等优势而备受青睐。为了获得高能量密度,锂离子电池负极材料的制备成为了研究重点。磷基材料作为锂离子电池负极材料电化学性能优异,是一种具有广阔前景的新型负极材料。但是磷基材料电子导电性较差,且在脱嵌锂过程中体积膨胀严重,所以其电化学性能在循环中会变差,在很大程度上,限制磷基负极材料在锂离子电池中的实际应用。基于此,本论文在磷/碳复合材料(P/C)制备的基础上,进一步探究了两种改进方案:第一种:通过向P/C复合材料中加助剂改善活性体红磷的性能;第二种:用更加优异的基体材料将活性炭代替。主要工作和结果如下:1.以具有良好导电性且价格低廉的活性炭和红磷为原料,通过简单高效的球磨法制备P/C复合材料。确定球磨10个小时为最优球磨时间;红磷:活性炭=9:1(质量比)为最优配比。在200 mA g-1电流密度下,循环50圈,P/C复合材料的放电比容量为612 mAh g-1。结果表明:活性炭与红磷机械混合,活性炭不仅增强磷/碳复合材料的导电性,还降低了磷与电解液的直接接触,一定程度提高了磷/碳电极的循环稳定性。2.在P/C复合材料的基础上,通过加入助剂硫进一步提高活性体红磷的电化学性能,制备了磷硫/碳复合材料(PS/C)。PS/C负极材料的锂离子扩散系数为4.2 × 10-12 cm2s-1。电流密度为200 mA g-1,PS/C负极在200次循环之后,放电比容量保持在935.3 mAh g-1,该电极在电流密度为2000 mA g-1测试条件下,450次循环,仍能保持473.8 mAh g-1的可逆比容量。结果表明:一部分硫通过与磷的化学键合,可以得到磷硫键合可以大大提高磷的导电性。一部分硫作为助剂,形成稳定的锂硫化合物通过毛细作用锚定在电极表面,减少红磷与电解液的直接接触,提高红磷的循环稳定性。3.将活性炭基体改变为具有更高机械稳定性的rGO-C3N4基体。利用简单的球磨法,将红磷通过化学键与rGO-C3N4基体界面连接,制备红磷/rGO-C3N4复合材料,形成快速离子/电子通道,构建优异的机械结构。电流密度200 mA g-1,红磷/rGO-C3N4负极材料600次循环之后,仍能保持较高的可逆比容量1032.6 mAh g-1,循环电流密度增加至2000 mA g-1,放电比容量仍保持在800 mAh g-1左右,表现出优异的倍率性能。结果表明:红磷与rGO-C3N4基体通过P-C键和P-N键形成界面连接,提供更多离子和电子传输通道,增强导电性。此外,rGO-C3N4基体可以有效缓解红磷在充放电过程中的体积膨胀,稳定电极结构,从而提高循环稳定性。