[發明專利]一種鈮基低溫鋰離子電池

在審

• 申請號: 202310606914.1
• 申請日: 2023-05-26
• 公開（公告）號: CN116404236A
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發明（設計）人: 楊吉旭;梅琳;陳立寶;郭子陽;崔云龍
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M10/0569;H01M4/48
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 張偉

本發明公開了一種鈮基低溫鋰離子電池，該電池包括負極、正極和電解液，其中，負極的負極材料中活性物質為鈮基化合物，電解液中溶劑為醚類溶劑，鈮基化合物為氧化鈮和/或鎢酸鈮、雜原子摻雜的氧化鈮和/或鎢酸鈮、碳包覆的氧化鈮和/或鎢酸鈮、碳包覆的雜原子摻雜的氧化鈮和/或鎢酸鈮中至少一種。該鈮基低溫鋰離子電池能夠在?40℃具有優異的比容量、循環性能和安全性能，有效解決了商用石墨基鋰離子電池低溫環境下易析鋰、低溫容量保持率低的問題。

技術領域

本發明涉及了一種鈮基鋰離子電池，特別涉及一種鈮基低溫鋰離子電池，屬于鋰離子電池技術領域。

背景技術

隨著人類社會的不斷進步，發展新能源技術取代傳統的化石能源變得越來越重要。鋰離子電池以其能量/功率密度高、壽命長、環境友好、技術成熟等特點已經廣泛應用于各種便攜式電子設備、電動汽車、電網儲存等領域，然而目前商用的鋰離子電池在低溫下性能嚴重衰減，并且電池在極端環境下充放電功率、壽命衰減很快，且容易發生故障，產生熱失控的風險，引發嚴重的安全問題，難以滿足在高海拔地區、太空/極地探索、深海潛航、軍事領域等極端環境下的應用，因此開展低溫鋰離子電池研究，拓寬鋰離子電池的工作范圍，實現極端環境下的高安全性、高穩定性鋰離子電池能源供應與存儲是十分必要的，并且具有廣闊的應用前景。

對于目前離子電池低溫下的失效機制，主要歸結為以下三個原因：電解質的粘度增加以及離子電導率降低；去溶劑化速率減慢和電極/電解質界面(SEI)的電阻增大；離子在電極材料中的擴散速率緩慢。商用石墨負極由于其鋰離子擴散動力學緩慢，石墨極低的工作電壓(≈0.1V?vs?Li⁺/Li)，在低溫下導致容量的衰減嚴重，并且容易析鋰，從而產生安全問題以及碳酸酯類溶劑的高熔點限制了商用鋰離子電池的發展，一旦溫度降至-20℃或更低，大多數基于碳酸乙烯酯(EC)電解質的商用鋰離子電池會出現嚴重的容量和能量損失，-40℃條件下僅有室溫下約5％的能量密度，甚至電解質在-40℃下凝固。因此開發出新型負極基鋰離子電池及適配電解液至關重要。

發明內容

針對現有技術中存在的不足，本發明的目的是提供一種在具有優異的低溫性能及循環穩定性同時兼具高的安全性能的鈮基低溫鋰離子電池。

為了實現上述技術目的，本發明提供了一種低溫鋰離子電池，該電池包括負極、正極和電解液，所述負極的負極材料中活性物質為鈮基化合物；所述電解液中溶劑為醚類溶劑；所述鈮基化合物為氧化鈮和/或鎢酸鈮、雜原子摻雜的氧化鈮和/或鎢酸鈮、碳包覆的氧化鈮和/或鎢酸鈮、碳包覆的雜原子摻雜的氧化鈮和/或鎢酸鈮中至少一種。