[發(fā)明專利]一種帶有鈮酸鈦的混合固液電解質電池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910442679.2
• 申請日: 2019-05-25
• 公開（公告）號: CN110247106B
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發(fā)明（設計）人: 許曉雄;崔言明
• 申請（專利權）人: 浙江鋒鋰新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M10/0562
• 分類號: H01M10/0562;H01M10/0563;H01M10/0525
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種帶有鈮酸鈦的混合固液電解質電池，涉及固態(tài)電池領域，主要包括負極、電解質和正極，所述負極包含有TiNb₂O₇負極材料，所述TiNb₂O₇負極材料為以TiNb₂O₇為核心，并表面包覆有TiN或鈦酸鋰的殼層。通過采用上述技術方案，在鈮酸鈦表面包覆TiN或者鈦酸鋰，這樣能夠隔絕電解液與鈮酸鈦的直接接觸，從而能夠減少鈮酸鈦表面形成SEI膜的概率，保證了電池首次放電的電容量。并且,正極采用高容量高鎳三元材料與富鋰材料，借助鈮酸鈦的高電位，降低混合固液電池的實際充電電壓，提高循環(huán)穩(wěn)定性并通過適當?shù)难a鋰技術，使得TiNb₂O₇材料電池的N/P值趨于1，進而提高正負極材料利用率。

技術領域

本發(fā)明涉及固態(tài)電池領域，特別涉及一種帶有鈮酸鈦的混合固液電解質電池。

背景技術

鋰離子電池在現(xiàn)代便攜式電子設備中廣泛應用，其具有高能量密度、高電壓、低自放電、工作溫度范圍寬、長循環(huán)壽命的優(yōu)點，也被廣泛應用于混合動力電動汽車（HEV）和大規(guī)模能量存儲系統(tǒng)（ESS）。為了滿足日益增長的能源需求，仍存在許多挑戰(zhàn)，其中一個重要的挑戰(zhàn)是提高電池的安全性和電化學性能。TiNb₂O₇ (TNO)，其理論比容量為387.6mAh/g，并且具有優(yōu)異的電化學性能，近年來被認為最有潛力的鋰離子電池負極材料之一。其具有高的鋰離子嵌入電位（約為 1.6 V），在以前的文獻報道中一直認為 TNO 材料不會生成SEI膜。

而SEI膜的形成對電極材料的性能會產生至關重要的影響。一方面,SEI 膜的形成消耗了部分鋰離子,使得首次充放電不可逆容量增加,降低了電極材料的充放電效率；另一方面,SEI 膜具有有機溶劑不溶性,在有機電解質溶液中能穩(wěn)定存在,并且溶劑分子不能通過該層鈍化膜,從而能有效防止溶劑分子的共嵌入,避免了因溶劑分子共嵌入對電極材料造成的破壞,因而大大提高了電極的循環(huán)性能和使用壽命。

因此，這是也是TiNb₂O₇被認為合適的鋰離子電池負極材料的另外一個重要因素。這個結論是基于一個被廣泛接受的觀點：電解液溶液只能在低于1.0V下被還原，然而在實驗中我們發(fā)現(xiàn) TNO 材料表面有 SEI 膜的生成。如附圖1所示，其為TNO電極0.1C循環(huán)200次測試的SEM圖，TNO極片表面能看到有一層薄薄的SEI膜生成，如箭頭所指的TNO材料表面。

因而，直接選用鈮酸鈦與普通的正極材料組裝成鋰電池，那勢必對電池的性能會造成一定的影響。而且，電池設計時，一般正極材料需要過量，即N/P值小于1，因此如果降低正極材料利用率，不利于電池能量密度發(fā)揮。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種帶有鈮酸鈦的混合固液電解質電池，其有效地降低了因TiNb₂O₇產生SEI膜而對鋰電池性能造成的影響。

本發(fā)明的上述發(fā)明目的是通過以下技術方案得以實現(xiàn)的：一種帶有鈮酸鈦的混合固液電解質電池，包括負極、電解質和正極，所述負極包含有TiNb₂O₇負極材料，所述TiNb₂O₇負極材料為以TiNb₂O₇為核心，并表面包覆有TiN或鈦酸鋰的殼層。

通過采用上述技術方案，在鈮酸鈦表面包覆TiN或者鈦酸鋰，這樣能夠隔絕鋰與鈮酸鈦的直接接觸，從而能夠減少鈮酸鈦表面形成SEI膜的概率，保證了電池首次放電的電容量。其次，TiN和鈦酸鋰還具備有良好的導電性能，這樣有利于提升電池的首次充放電的庫倫效率。

優(yōu)選為，所述TiNb₂O₇負極材料內包含有金屬鋰粉。