[發(fā)明專利]一種改性的TiNb2

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911031934.0
• 申請(qǐng)日: 2019-10-28
• 公開（公告）號(hào): CN110943207B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許曉雄;崔言明;張秩華;詹盼
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江鋒鋰新能源科技有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/36
• 分類號(hào): H01M4/36;H01M4/485;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 北京維正專利代理有限公司 11508
• 代理人: 魯勇杰

本發(fā)明公開了一種改性的TiNb₂O₇材料，涉及固態(tài)電池領(lǐng)域，主要包含有Li_xTiNb₂O₇ (0﹤x≤5)。通過采用技術(shù)方案，Li_xTiNb₂O₇具有較高的電子導(dǎo)電性，這樣無(wú)論在充電初期還是放電末期，改性的TiNb₂O₇材料均處于良好的導(dǎo)電性狀態(tài)，最終材料具有較高的庫(kù)倫效率和循環(huán)性能以及倍率性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及全固態(tài)電池領(lǐng)域，特別涉及一種改性的TiNb₂O₇材料及改性方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池在現(xiàn)代便攜式電子設(shè)備中廣泛應(yīng)用，其具有高能量密度、高電壓、低自放電、工作溫度范圍寬、長(zhǎng)循環(huán)壽命的優(yōu)點(diǎn)，也被廣泛應(yīng)用于混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（HEV）和大規(guī)模能量存儲(chǔ)系統(tǒng)（ESS）。為了滿足日益增長(zhǎng)的能源需求，仍存在許多挑戰(zhàn)，其中一個(gè)重要的挑戰(zhàn)是提高電池的安全性和電化學(xué)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(xué)性能，近年來被認(rèn)為最有潛力的鋰離子電池負(fù)極材料之一。

然而，TiNb₂O₇作為一種合成物，在剛合成出來時(shí)，其完全不含有鋰。同時(shí)，由于其帶隙寬度較高（禁帶寬度為2.9eV），導(dǎo)致鈮酸鈦材料導(dǎo)電性差，幾乎為絕緣，但是隨著其中鋰含量的不斷增加，導(dǎo)電性也會(huì)隨之增大。

由此推斷，在鈮酸鈦?zhàn)鳛樨?fù)極材料時(shí)，充電初期以及放電末期材料的電子導(dǎo)電性差導(dǎo)致材料性能發(fā)揮不良，表現(xiàn)為庫(kù)倫效率不高和循環(huán)性能以及倍率性能下降。目前常規(guī)的思路是在其表面包覆上一層碳或者在負(fù)極中添加較多的導(dǎo)電碳材料，如申請(qǐng)?zhí)枮?01610107404.X的中國(guó)專利所公開的一種鈮酸鈦/碳復(fù)合電極材料。雖然，這樣的確能夠改變負(fù)極的導(dǎo)電性能，但是由于碳材料本身無(wú)電化學(xué)貢獻(xiàn)，因而，不利于電池比容量的提高。

另外，部分企業(yè)在設(shè)計(jì)時(shí)還會(huì)采用正極過量，保證在TiNb₂O₇中充電初期以及放電末期預(yù)留一定的鋰含量，但是，這樣會(huì)導(dǎo)致正極利用率低，降低了電池能量密度。因而，亟待設(shè)計(jì)一種新的方案來進(jìn)行改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種改性的TiNb₂O₇材料，其能有效地保證以TiNb₂O₇為主材的負(fù)極在充電的開端和放電的末端都能夠保持有效的導(dǎo)電性能，同時(shí)其改性方法較為簡(jiǎn)單。

本發(fā)明的上述發(fā)明目的是通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：一種改性的TiNb₂O₇材料，包含有Li_xTiNb₂O₇ (0﹤x≤5)。

通過采用技術(shù)方案，Li_xTiNb₂O₇具有較高的電子導(dǎo)電性，這樣無(wú)論在充電初期還是放電末期，改性的TiNb₂O₇材料均處于良好的導(dǎo)電性狀態(tài)，最終材料具有較高的庫(kù)倫效率不高和循環(huán)性能以及倍率性能。

優(yōu)選為，所述Li_xTiNb₂O₇ (0﹤x≤5)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5～20%。

通過采用上述技術(shù)方案，這樣既保證了負(fù)極材料在充電前期和放電末期都能夠保持良好的電子導(dǎo)電性，同時(shí)也保證了負(fù)電極具備有較高的電位。