[發明專利]過渡金屬-焦磷酸鹽負極活性物質及包含它的負極

有效

• 申請號: 201710377418.8
• 申請日: 2014-09-01
• 公開（公告）號: CN107253707B
• 公開（公告）日: 2019-12-13
• 發明（設計）人: 禹相昱;柳志憲;金銀卿;金帝映;安相助;洪愍煐
• 申請（專利權）人: 株式會社LG化學
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;C01B25/42;H01G11/30;H01G11/86;H01M4/62;H01M4/36;H01M10/052
• 代理公司: 11219 中原信達知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 陳海濤;穆德駿

本發明涉及過渡金屬?焦磷酸鹽負極活性物質及包含它的負極。所述負極活性物質包含：以下化學式1的過渡金屬?焦磷酸鹽，化學式1：M₂P₂O₇，在上述化學式中，M為選自由Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Ru、Pd及Ag組成的組中的一種或它們中的兩種以上的混合元素；以及在所述過渡金屬?焦磷酸鹽上的碳涂層；其中所述碳涂層的厚度為5nm至100nm，以及所述過渡金屬?焦磷酸鹽為半晶質。本發明的負極活性物質不使用價格持續上升的鋰，僅僅只包含過渡金屬和磷酸，也能保持穩定且轉化反應性好，從而能夠提高容量特性。

本發明專利申請是基于申請日為2014年9月1日，發明名稱為“過渡金屬-焦磷酸鹽負極活性物質及其制備方法、包含它的鋰二次電池或混合電容器”，申請號為201480002461.0的中國專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及過渡金屬-焦磷酸鹽負極活性物質及其制備方法、包含它的鋰二次電池或混合電容器。

背景技術

作為現有的二次電池的負極活性物質，廣泛利用碳類材料。但由于二次電池市場的成長和對多種用途的電源的需求，正廣泛地進行著對新材料的開發。

在現有的混合動力電動汽車(Hybrid Electric Vehicle)中，由于比高能量更需要高功率，因而主要使用非晶質碳，但當前，隨著對插電式混合動力汽車(Plug-in HybridElectric Vehicle)或蓄電池電動汽車(Battery Electric Vehicle)的需要增加，對于與高功率特性一同具有高能量密度的材料的需求正急劇增加。

在這種情況下，由過渡金屬組成的氧化物MO_X(M＝Co、Fe、Ni、Cu或Mn等)作為具有非常大的容量的負極活性物質備受矚目。

尤其，作為鋰過渡金屬磷酸鹽，正活躍地開發基于錳(Mn)的鋰錳磷酸鹽(LiMnPO₄)。在Mn的情況下，由于原料的價格低，且能夠在大氣中合成，因而可以稱得上是能夠同時滿足原料費和工序費的組成。

由于與石墨類材料(372mAh/g)相比，LiMnPO₄(342mAh/g)的理論容量具有毫無遜色的容量，并且與石墨類相比，具有高密度，因而每單位體積的能量密度具有更高的值。

但是，LiMnPO₄具有初始效率低的問題，并且，在Mn的情況下，因活性低而存在不能與鋰容易地進行反應的缺點。在利用LiMnPO₄來制備電極并進行充放電的情況下，具有在普通的使用環境中無法正常體現容量，且只有在以非常低的低電流進行充放電的情況下，才進行反應的問題。

尤其，由于LiMnPO₄與鋰的反應電壓高，因而具有電池的電壓低的問題，且因充放電過程中的體積變化而在長期壽命中受到約束及與鋰的反應慢，因而存在所制備的電池的功率低的問題。

發明內容

技術問題

本發明所要解決的第一技術問題在于，為了解決上述鋰錳磷酸鹽的問題而提供過渡金屬-焦磷酸鹽的負極活性物質，上述過渡金屬-焦磷酸鹽的負極活性物質不使用價格持續上升的鋰，僅僅只包含過渡金屬和磷酸，也能保持穩定且轉化反應性好，從而能夠體現優良的容量特性。

本發明所要解決的第二技術問題在于，提供上述過渡金屬-焦磷酸鹽的制備方法。

本發明所要解決的第三技術問題在于，提供包含上述過渡金屬-焦磷酸鹽的負極(anode)。

本發明所要解決的第四技術問題在于，提供包含上述負極的鋰二次電池或混合電容器。

技術方案

為了解決如上所述的問題，本發明提供包含以下化學式1的過渡金屬-焦磷酸鹽的負極活性物質。