[發明專利]一種鋰離子/鈉離子電池用多元全活性負極材料、負極及電池

在審

• 申請號: 201711261184.7
• 申請日: 2017-12-04
• 公開（公告）號: CN109873130A
• 公開（公告）日: 2019-06-11
• 發明（設計）人: 李文武;張海燕;余家樂;廖俊
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/58;H01M4/38;H01M4/62;H01M10/0525;H01M10/054
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵

1.一種鋰離子/鈉離子電池用多元全活性負極材料，其特征在于，包括

鋅鍺磷化合物、鋅硅磷化合物、鋅硅鍺磷固溶體、鋅硅鍺磷化合物、第一復合物、第二復合物、第三復合物、第四復合物、第五復合物、第六復合物和第七復合物中的一種或多種；

其中，鋅鍺磷化合物、鋅硅磷化合物、鋅硅鍺磷固溶體和鋅硅鍺磷化合物中的一種或多種與單質形成第一復合物，所述單質選自Zn、P、Si和Ge中的一種或多種；

鋅鍺磷化合物、鋅硅磷化合物、鋅硅鍺磷固溶體和鋅硅鍺磷化合物中的一種或多種與二元化合物形成第二復合物，所述二元化合物選自SiP₂或/和ZnP₂；

鋅鍺磷化合物、鋅硅磷化合物、鋅硅鍺磷固溶體和鋅硅鍺磷化合物中的一種或多種與導電組元所形成第三復合物；

所述第一復合物與第二復合物形成第四復合物；

所述第一復合物與導電組元形成第五復合物；

所述第二復合物與導電組元形成第六復合物；

所述第四復合物與導電組元形成第七復合物；

所述鋅鍺磷化合物包括：

ZnGeP₂和由鋅、鍺和磷形成的三元非計量比化合物和/或固溶體中的一種或多種；

所述鋅硅磷化合物包括：

ZnSiP₂和由鋅、硅和磷形成的三元非計量比化合物和/或固溶體中的一種或多種；

所述鋅硅鍺磷固溶體或鋅硅鍺磷化合物包括：

(i)由P、Si、Ge和Zn所形成的四元符合化學計量比化合物以及四元非化學計量比化合物；

(ii)由P、Si、Ge和Zn以及其它具有儲鋰或者儲鈉全活性的元素共同形成的多元鋅硅鍺磷固溶體或者化合物，所述其它具有儲鋰或者儲鈉全活性的元素選自Sb、Sn、Pb、Bi、S、Se、Te、Cd、In中的一種或多種；

當所述多元全活性負極材料為鋅鍺磷化合物時，所述鋅鍺磷化合物不包括ZnGeP₂；

當所述多元全活性負極材料為第三復合物時，所述第三復合物不包括由ZnGeP₂與導電組元形成的復合物。

2.根據權利要求1所述的負極材料，其特征在于，所述由鋅、鍺和磷形成的三元非計量比化合物和/或固溶體的化學通式為Zn_1±aGe_1±bP_2±c，其中0≤a≤1，0≤b≤1，0≤c≤1；

所述由鋅、硅和磷形成的三元非計量比化合物和/或固溶體的化學通式為Zn_1±aSi_1±bP_2±c，其中0≤a≤1，0≤b≤1，0≤c≤1。

3.根據權利要求1所述的負極材料，其特征在于，所述由P、Si、Ge和Zn所形成四元非化學計量比化合物的化學通式為Zn_1±aSi_x(1±b)Ge_(1-x)(1±c)P_2±d，其中0≤a≤1，0≤b≤1，0≤c≤1，0≤d≤1，0≤x≤1。

4.根據權利要求1所述的負極材料，其特征在于，由鋅、鍺和磷形成的三元非計量比化合物和/或固溶體包括ZnGeP₂與過量單質所形成的固溶體中的一種或多種，所述單質選自P、Si、Ge和Zn中的一種或多種；

由鋅、硅和磷形成的三元非計量比化合物和/或固溶體包括ZnSiP₂與過量單質所形成的固溶體中的一種或多種，所述單質選自P、Si、Ge和Zn中的一種或多種；

由P、Si、Ge和Zn所形成的四元非化學計量比化合物包括由P、Si、Ge和Zn所形成的四元符合化學計量比化合物與過量單質所形成的固溶體中的一種或多種，所述單質選自P、Si、Ge和Zn中的一種或多種。