[發(fā)明專利]一種電池用負極材料及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711423430.4
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN108054374A
• 公開（公告）日: 2018-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 祝國安
• 申請（專利權(quán)）人: 湖北環(huán)天高科新能源有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36
• 代理公司: 東莞市神州眾達專利商標事務(wù)所(普通合伙) 44251
• 代理人: 劉漢民

本發(fā)明屬于動力電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電池用負極材料，包括核結(jié)構(gòu)和殼結(jié)構(gòu)，所述核結(jié)構(gòu)包括質(zhì)量比為(0.1?10)：1的改性鈦酸鋰和改性TiNb2O7，所述改性鈦酸鋰為摻雜有銀的鈦酸鋰，所述改性TiNb2O7為經(jīng)碳納米管修飾的TiNb2O7；所述殼結(jié)構(gòu)為碳層。相對于現(xiàn)有技術(shù)，采用本發(fā)明的負極材料的電池具有好的容量性能、循環(huán)性能和倍率性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于動力電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電池用負極材料及其制備方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池憑借其具有優(yōu)異的能量密度、倍率性能及長使用壽命，廣泛應(yīng)用到移動電話、數(shù)碼相機與便攜式個人電腦等設(shè)備上，并且其應(yīng)用目標正從小型移動設(shè)備向大型電動車車用電池系列(純電動車、混合電動車及插入式混合電動車等的車用電池)與能量儲存系統(tǒng)等方面轉(zhuǎn)變。

負極材料是構(gòu)成鋰離子電池的一個重要組成部分，要求其能夠可逆地嵌入和脫出鋰離子，負極材料的性能在很大程度上也決定了電池性能的好壞。“零應(yīng)變”的鈦酸鋰作為一種有望應(yīng)用于動力電池的負極材料，嵌脫鋰對應(yīng)的Ti4+/Ti3+氧化還原電對相對于Li+/Li的電壓為1.5V，未達到SEI膜的形成電位，能夠避免一定的不可逆容量，而且鈦酸鋰具有三維通道可以供鋰離子快速傳輸，并且它還具有較寬的充放電平臺、表面不形成鈍化膜，且其充放電平臺非常的平穩(wěn)，但由于其本征電子電導(dǎo)率較低以及鋰離子擴散速度小，致使鈦酸鋰材料在高倍率大電流充放電時容量衰減很快。

有鑒于此，本發(fā)明旨在提供一種電池用負極材料及其制備方法，該材料具有核殼結(jié)構(gòu)，其核為摻銀的鈦酸鋰與碳納米管修飾的TiNb2O7的混合物，殼為碳層，其具有較好的循環(huán)性能、容量性能和倍率性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一在于：針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種電池用負極材料，該材料具有核殼結(jié)構(gòu)，其核為摻銀的鈦酸鋰與碳納米管修飾的TiNb2O7的混合物，殼為碳層，其具有較好的循環(huán)性能、容量性能和倍率性能。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種電池用負極材料，包括核結(jié)構(gòu)和殼結(jié)構(gòu)，所述核結(jié)構(gòu)包括質(zhì)量比為(0.1-10)：1的改性鈦酸鋰和改性TiNb2O7，所述改性鈦酸鋰為摻雜有銀的鈦酸鋰，所述改性TiNb2O7為經(jīng)碳納米管修飾的TiNb2O7；所述殼結(jié)構(gòu)為碳層。

其中，銀是導(dǎo)電性極高的物質(zhì)，將銀單質(zhì)復(fù)合到鈦酸鋰中，可以提高其電導(dǎo)率，改善其大倍率充放電性能，具體而言，通過摻雜引入低價元素可造成鈦酸鋰主骨架的價態(tài)不平衡，從而產(chǎn)生新的空隙或增加遷移離子濃度，摻雜還可通過改善主骨架的穩(wěn)定性，有目的地制造空隙或改變通道的大小，弱化骨架與離子間作用力以利于離子的遷移，從而提高材料的離子導(dǎo)電率和電子導(dǎo)電性。

鈮酸鈦材料的鋰離子嵌入電位在1.64V左右，避免了SEI膜形成的同時提高了材料的能量密度，在1.0V～2.5V進行充放電，有280mAh/g的可逆容量，遠超過鈦酸鋰的理論比容量，但其差的導(dǎo)電性問題仍待解決。本發(fā)明通過在鈮酸鈦上修飾碳納米管，能夠在材料顆粒間形成導(dǎo)電骨架，提升了材料的導(dǎo)電性，從而提高了材料的循環(huán)穩(wěn)定性。

將鈦酸鋰和鈮酸鈦混合后，通過包覆導(dǎo)電炭可大大地提高材料的電導(dǎo)率，增加電池的能量，實現(xiàn)快速的充放電。