[發明專利]鈦鈮氧化物和鈦氧化物復合陽極材料

在審

• 申請號: 201910830860.0
• 申請日: 2019-09-04
• 公開（公告）號: CN112447940A
• 公開（公告）日: 2021-03-05
• 發明（設計）人: 陸涌;孔德文;侯孟炎;李喆;劉海晶
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作有限責任公司
• 主分類號: H01M4/131
• 分類號: H01M4/131;H01M4/48;H01M4/485
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 王琳;楊思捷

提供了包含至少部分嵌在Ti_xNb_yO_z的基質材料中的TiO₂納米粒子的材料，其中0x≤2，0y≤24且0z≤62。還提供了制造該材料的方法。

引言

本節提供與本公開相關的背景信息，該信息不一定是現有技術。

電化學儲能裝置，如鋰離子電池組，可用于多種產品，包括汽車產品，如啟停系統（例如12V啟停系統）、電池組輔助系統（“μBAS”）、混合動力電動汽車（“HEV”）和電動汽車（“EV”）。典型的鋰離子電池組包括兩個電極、隔離件和電解質。鋰離子電池組還可以包括各種端子和包裝材料。兩個電極之一充當正極或陰極，另一個電極充當負極或陽極。常規可再充電鋰離子電池組通過在負極與正極之間可逆地傳遞鋰離子來運行。例如，在電池組充電過程中，鋰離子可以從正極移動至負極，并在電池組放電時在相反的方向上移動。隔離件和/或電解質可以設置在負極與正極之間。該電解質適于在電極之間傳導鋰離子（或在鈉離子電池組的情況下為鈉離子），并且類似于兩個電極，可以為固體形式、液體形式、或固體-液體混合形式。在固態電池組（其包括設置在固態電極之間的固態電解質）的情況下，該固態電解質物理分離電極，因而不需要另外的(distinct)隔離件。

負極通常包括鋰插入材料或合金基質材料(alloy host material)。形成陽極的典型電活性材料包括鋰-石墨嵌入化合物、鋰-硅插入化合物、鋰-錫插入化合物、或鋰合金。雖然石墨化合物是常見的，具有高比容量（相對于石墨）的陽極材料越來越受到關注。例如，鈦鈮氧化物（Ti_xNb_yO_z）相對于石墨具有高容量和改進的功率性能；但是，當考慮其商業化時，其受限于鈮的相對高成本。同時，相對于石墨，鈦氧化物（TiO₂）在容量、功率能力和成本方面也具有優勢，但是具有有限的壓實密度和相對較高的電壓平臺。因此，開發克服這些缺點并提高這些優點的復合陽極是合意的。

發明概述

本節提供公開內容的一般概述，并未全面公開其全部范圍或其所有特征。

在各個方面，當前技術提供了包括至少部分嵌在具有鈦鈮氧化物（Ti_xNb_yO_z），其中0 x ≤ 2、0 y ≤ 24且0 z ≤ 62的基質材料中的鈦氧化物（TiO₂）納米粒子的材料。

在一方面，該基質材料包括TiNb₂O₇、Ti₂Nb₁₀O₂₉、TiNb₆O₁₇或TiNb₂₄O₆₂。

在一方面，一部分TiO₂納米粒子部分嵌在該基質材料中。

在一方面，一部分TiO₂納米粒子完全嵌在該基質材料中。

在一方面，該材料具有大于或等于大約0.01至小于或等于大約0.99的Ti_xNb_yO_z:TiO₂重量比。

在一方面，該TiO₂納米粒子具有大于或等于大約1 nm至小于或等于大約1000 nm的最大尺寸。

在一方面，該基質材料包括Ti_xNb_yO_z的多個物類，其中0 x ≤ 2、0 y ≤ 24和0 z ≤ 62。

在一方面，該材料是涂覆有或摻雜有過渡金屬、過渡金屬化合物或碳基材料的至少一種，所述碳基材料包括石墨烯、還原的氧化石墨烯、碳納米管、碳纖維及其組合。

在一方面，當前技術還提供了包括該材料的負極或陽極。