活性电极材料制造技术

本发明专利技术涉及活性电极材料并涉及用于制造活性电极材料的方法。此类材料作为锂离子或钠离子电池中的活性电极材料是令人感兴趣的。本发明专利技术提供一种制备活性电极材料的方法，所述方法包括：提供混合铌氧化物；将所述混合铌氧化物与碳前体组合以形成中间材料，其中所述碳前体包含多芳族sp2碳并且选自沥青碳、氧化石墨烯及其混合物；以及在还原条件下加热所述中间材料以热解碳前体，在所述混合铌氧化物上形成碳涂层，并将氧空位引入所述混合铌氧化物中，从而形成所述活性电极材料。从而形成所述活性电极材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】活性电极材料


[0001]本专利技术涉及电极活性材料并涉及用于制造活性电极材料的方法。此类材料作为锂离子或钠离子电池中的活性电极材料，例如作为锂离子电池的阳极材料是令人感兴趣的。

技术介绍

[0002]锂离子(Li离子)电池是一种常用类型的可再充电电池，其全球市场预计到2030年将增长到2000亿美元。Li离子电池是电动车辆的首选技术，其在技术性能到环境影响方面具有多种需求，为绿色汽车工业提供了可行的途径。
[0003]典型的锂离子电池由多个串联或并联连接的电池组成。每个单独的电池通常由阳极(负极性电极)和阴极(正极性电极)组成，所述阳极和阴极被多孔电绝缘膜(称为隔板)隔开，浸入到能够传输锂离子的液体(称为电解质)中。
[0004]在大多数系统中，电极由电化学活性材料组成(这意味着其能够与锂离子发生化学反应，以可控方式可逆地储存和释放它们)，所述活性材料在必要时与导电添加剂(例如碳)和聚合物粘合剂混合。将这些组分的浆料作为薄膜涂覆在集电器(通常为铜或铝的薄箔)上，从而在干燥后形成电极。
[0005]在已知的Li离子电池技本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种制备活性电极材料的方法，所述方法包括：提供混合铌氧化物；将所述混合铌氧化物与碳前体组合以形成中间材料，其中所述碳前体包含多芳族sp2碳并且选自沥青碳、氧化石墨烯及其混合物；以及在还原条件下加热所述中间材料以热解所述碳前体，在所述混合铌氧化物上形成碳涂层，并将氧空位引入到所述混合铌氧化物中，从而形成所述活性电极材料。2.如权利要求1所述的方法，其中所述混合铌氧化物具有Wadsley
‑
Roth或四方钨青铜晶体结构；任选地其中所述混合铌氧化物具有Wadsley
‑
Roth结构。3.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述碳前体选自沥青碳；任选地其中所述沥青碳的软化点为在50
‑
400℃、或80
‑
300℃、或100
‑
270℃范围内。4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述碳前体选自沥青碳，其中所述沥青碳选自煤焦油沥青、石油沥青、中间相沥青、木焦油沥青、各向同性沥青、地沥青及其混合物；任选地其中所述碳前体是石油沥青。5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中基于所述混合铌氧化物和所述碳前体的总重量，所述中间材料包含至多25重量％、或0.1
‑
15重量％、或0.2
‑
8重量％的量的所述碳前体。6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中基于所述活性电极材料的总重量，所述活性电极材料上的所述碳涂层以至多10重量％、或0.05
‑
5重量％、或0.1
‑
3重量％的量存在。7.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中将所述混合铌氧化物与所述碳前体组合的步骤包括高能研磨。8.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中将所述混合铌氧化物与所述碳前体组合的步骤包括将所述混合铌氧化物与所述碳前体在溶剂中混合。9.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中在还原条件下加热所述中间材料的步骤在400
‑
1,200℃、或500
‑
1,100℃、或600
‑
900℃范围内的温度下进行。10.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中在还原条件下加热所述中间材料的步骤进行30分钟至12小时、或1
‑
9小时、或2
‑
6小时范围内的持续时间。11.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中在还原条件下加热所述中间材料的步骤在惰性气体诸如氮气、氦气、氩气下进行；或在惰性气体和氢气的混合物下进行；或在真空下进行。12.如前述权利要求中任一项所述的方法，其包括提供所述混合铌氧化物；在还原条件下加热所述混合铌氧化物以将氧空位引入到所述混合铌氧化物中，从而形成缺氧混合铌氧化物；将所述缺氧混合铌氧化物与包含多芳族sp2碳的所述碳前体组合以形成所述中间材料；以及在还原条件下加热所述中间材料以热解所述碳前体，在所述缺氧混合铌氧化物上形成碳涂层，并将另外的氧空位引入到所述缺氧混合铌氧化物中，从而形成所述活性电极材料。13.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述混合铌氧化物为微粒形式，任选地
其中所述混合铌氧化物的D
50
粒径为0.1
‑
100μm、或0.5
‑
50μm、或1
‑
30μm。14.一种制造电极的方法，其包括通过遵循如前述权利要求中任一项所述的方法来制造活性电极材料，并形成包括与集电器电接触的所述活性电极材料的电极。15.一种活性电极材料，其由缺氧混合铌氧化物形成，其中所述缺氧混合铌氧化物包含有包含多芳族sp2碳的碳涂层。16.如权利要求15所述的活性电极材料，其中所述缺氧混合铌氧化物具有Wadsley
‑
Roth或四方钨青铜晶体结构。17.如权利要求15或16所述的活性电极材料，其中所述碳涂层包含不同多芳族sp2碳的混合物。18.如权利要求15至17中任一项所述的活性电极材料，其中所述碳涂层由包含多芳族sp2碳的碳前体的热解形成，其中所述碳前体选自沥青碳、氧化石墨烯及其混合物。19.如权利要求15至18中任一项所述的活性电极材料，其中所述碳涂层是半结晶的，任选地其中所述碳涂层在所述活性电极材料的XRD图案中提供以约26
°
的2θ为中心的具有至少0.20
°
、或至少0.25
°
、或至少0.30
°
的宽度(半高全宽)的峰。20.如权利要求15至19中任一项所述的活性电极材料，其中所述活性电极材料具有通过拉曼光谱观察到的在0.85
‑
1.15、或0.90
‑
1.10、或0.95
‑
1.05范围内的I
D
/I
G
比率。21.如权利要求15至20中任一项所述的活性电极材料或如权利要求1至13中任一项所述的方法，其中所述混合铌氧化物由式MNb
b
O
c
表示，其中M表示一种或多种阳离子，b满足0.13≤b≤49，c满足3.3≤c≤124；任选地其中M表示P、Ti、Mg、V、Cr、W、Zr、Nb、Mo、Cu、Fe、Ga、Ge、Ca、K、Ni、Co、Al、Sn、Mn、Ce、Te、Se、Si、Sb、Y、La、Hf、Ta、Re、Zn、In或Cd中的一种或多种。22.如权利要求15至20中任一项所述的活性电极材料或如权利要求1至13中任一项所述的方法，其中所述混合铌氧化物由式[M1]
x
[M2]
(1
‑
x)
[Nb]
y
[O]
z
表示，其中：M1和M2是不同的；M1表示Ti、Mg、V、Cr、W、Zr、Nb、Mo、Cu、Fe、Ga、Ge、Ca、K、Ni、Co、Al、Sn、Mn、Ce、Te、Se、Si、Sb、Y、La、Hf、Ta、Re、Zn、In或Cd中的一种或多种；M2表示Mg、V、Cr、W、Zr、Nb、Mo、Cu、Fe、Ga、Ge、Ca、K、Ni、Co、Al、Sn、Mn、Ce、Te、Se、Si、Sb、Y、La、Hf、Ta、Re、Zn、In或Cd中的一种或多种；并且其中x满足0＜x＜0.5；y满足0.5≤y≤49z满足4≤z≤124。23.如权利要求15至20中任一项所述的活性电极材料或如权利要求1至13中任一项所述的方法，其中所述混合铌氧化物由式[M1]
x
[M2]
(1
‑
x)
[Nb]
y
[O]
z
表示，其中：M1和M2是不同的；M1表示Ti、Mg、V、Cr、W、Zr、Mo、Cu、Fe、Ga、Ge、Ca、K、Ni、Co、Al、Sn、Mn、Ce、Te、Se、Si、Sb、Y、L...

【专利技术属性】
技术研发人员：亚历山大，
申请(专利权)人：艾绮阳技术有限公司，
类型：发明
国别省市：