一种电极材料在制备低温锂离子电池的应用制造技术

本发明专利技术涉及低温电池的制造，具体涉及一种电极材料在制备低温锂离子电池的应用。所述电极材料为纳米Nb2O5/MoO2复合材料，所述纳米Nb2O5/MoO2复合材料作为负极材料。本发明专利技术能够在低温甚至超低温条件下具有优异的倍率性能、循环稳定性以及较高的容量保持率。循环稳定性以及较高的容量保持率。循环稳定性以及较高的容量保持率。

【技术实现步骤摘要】
一种电极材料在制备低温锂离子电池的应用


[0001]本专利技术涉及低温电池的制造，具体涉及一种电极材料在制备低温锂离子电池的应用。

技术介绍

[0002]公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]当工作温度下降或者其他特殊环境下时，商用锂离子电池(LIBs)的电化学性能显著下降。此外，当LIBs在低温环境下工作时，较高的锂沉积趋势也是另一个棘手的问题。对于传统石墨电极，Li
+
嵌入石墨的电压与锂沉积的电压相近(0.01～0.2V)。一旦LIBs的过电势超过这个电位，由于形核势垒较低，Li
+
往往会在石墨表面还原而非嵌入到石墨层中。电沉积的Li会引发一系列副反应，产生更厚的SEI，并导致“死”锂产生，将严重消耗电池中有限的活性锂产生锂枝晶，带来严重的安全隐患。因而需要提供一种低温环境下具有优异性能的低温锂离子电池。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种电极材料在制备低温锂离子电池的应用，在低温甚至超低温条件下具有优异的倍率性能、循环稳定性以及较高的容量保持率。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：
[0006]一方面，一种电极材料在制备低温锂离子电池的应用，所述电极材料为纳米Nb2O5/MoO2复合材料，所述纳米Nb2O5/MoO2复合材料作为负极材料。
[0007]Nb2O5作为LIBs的负极材料时，进行的是插层赝电容行为的储锂，具有高工作电位(约1.0～1.9V vs Li/Li
+
)，能够避免锂枝晶问题，因此可以在低温环境下工作。同时，Nb2O5的理论容量较高(200mAh/g)，因此，采用Nb2O5作为LIBs的负极材料具有更高的能量密度。然而，研究发现，采用Nb2O5作为LIBs的负极材料时，低温下的界面转移阻抗较高，导致其电化学性能不佳。
[0008]本专利技术采用纳米Nb2O5/MoO2复合材料代替Nb2O5，能够降低Nb2O5在低温下的界面转移阻抗，提高其电化学性能。
[0009]另一方面，一种低温锂离子电池，负极材料为纳米Nb2O5/MoO2复合材料，电解液为双氟磺酰亚胺锂盐的乙醚溶液(LiFSI DEE溶液)。
[0010]研究表明，本专利技术以纳米Nb2O5/MoO2复合材料作为负极材料，与电解液LiFSI DEE具有良好的适配性，在超低温条件(
‑
60℃)下仍具有优异的倍率性能，循环稳定性以及较高的容量保持率。
[0011]第三方面，一种上述低温锂离子电池在低温环境和/或超低温环境中的应用。
[0012]本专利技术的有益效果为：
[0013]1.本专利技术采用纳米Nb2O5/MoO2复合材料作为负极材料，不仅结合了插层赝电容行为储锂的Nb2O5的工作电位高、晶型结构稳定和能量密度高的优点与MoO2导电性好的优点，而且将复合材料纳米化，缩短锂离子扩散路径，有助于提升负极材料在低温下的电化学性能。
[0014]2.本专利技术提供的低温锂离子电池中以LiFSI DEE溶液作为电解液，不仅具有乙醚的低熔点的特点，可以显著提高电解液的低温性能，而且配合LiFSI，可以有效改善电解液耐温、电导率特性，提升电池性能和热安全。
[0015]3.本专利技术的低温锂离子电池中，纳米Nb2O5/MoO2复合材料在LiFSI DEE电解液具有良好的电化学性能，能够在低温甚至超低温条件下具有优异的倍率性能、循环稳定性以及较高的容量保持率。
附图说明
[0016]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0017]图1为本专利技术实施例中制备纳米Nb2O5/MoO2复合材料的X射线衍射图谱；
[0018]图2为本专利技术实施例中对1M LiFSI DEE电解液的伏安测试曲线；
[0019]图3为本专利技术实施例中制备纳米Nb2O5/MoO2复合材料的扫描电子显微镜图谱，A为水热法的低倍率图片，比例尺(短)为1μm，B为水热法的中倍率图片，比例尺(长)为1μm，C为水热法的高倍率图片，比例尺为100nm，D为溶胶凝胶法的低倍率图片，比例尺为50μm，E为溶胶凝胶法的中倍率图片，比例尺为10μm，F为溶胶凝胶法的高倍率图片，比例尺为5μm；
[0020]图4为本专利技术实施例中电化学性能测试的结果图，a为以0.5C充放电第三圈的锂化/去锂化曲线，b为
‑
20℃的低温倍率性能测试图，c为
‑
40℃的低温倍率性能测试图，c为
‑
60℃的低温倍率性能测试图。
具体实施方式
[0021]应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0022]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0023]鉴于目前锂离子电池在低温条件尤其是超低温条件下的电化学性能较差，本专利技术提出了一种电极材料在制备低温锂离子电池的应用。
[0024]本专利技术的一种典型实施方式，提供了一种电极材料在制备低温锂离子电池的应用，所述电极材料为纳米Nb2O5/MoO2复合材料，所述纳米Nb2O5/MoO2复合材料作为负极材料。
[0025]在一些实施例中，纳米Nb2O5/MoO2复合材料由水热法或溶胶凝胶法制备获得。研究表明，采用水热法制备的纳米Nb2O5/MoO2复合材料具有更小的尺寸，有利于锂离子在负极材
料中的传输。
[0026]在一些实施例中，水热法制备纳米Nb2O5/MoO2复合材料的过程为：将草酸铌与钼酸铵溶解在水中，加热至190～220℃进行水热反应，将水热反应获得的产物加热至600～700℃退火处理，即得。具体地，水热反应时间为10～12小时。具体地，水热反应后进行离心清洗、干燥。具体地，退火处理的时间为3～4小时。
[0027]在一些实施例中，溶胶凝胶法制备纳米Nb2O5/MoO2复合材料的过程为：将五氯化铌和二(乙酰丙酮)氧化钼溶解于乙醇中，进行真空干燥，然后将真空干燥后的样品在惰性气氛下，先加热至400～500℃进行一次热处理，再继续加热至700～800℃进行二次热处理，即得。本专利技术所述的惰性气氛由例如氦气、氩气等惰性气体或氮气等形成。具体地，一次热处理的时间为3～4小时。具体地，二次热处理的时间为3～4小时。
[0028]负极由负本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电极材料在制备低温锂离子电池的应用，所述电极材料为纳米Nb2O5/MoO2复合材料，所述纳米Nb2O5/MoO2复合材料作为负极材料。2.如权利要求1所述的电极材料在制备低温锂离子电池的应用，其特征是，纳米Nb2O5/MoO2复合材料由水热法或溶胶凝胶法制备获得；优选由水热法制备获得。3.如权利要求1所述的电极材料在制备低温锂离子电池的应用，其特征是，水热法制备纳米Nb2O5/MoO2复合材料的过程为：将草酸铌与钼酸铵溶解在水中，加热至190～220℃进行水热反应，将水热反应获得的产物加热至600～700℃退火处理，即得。4.如权利要求1所述的电极材料在制备低温锂离子电池的应用，其特征是，溶胶凝胶法制备纳米Nb2O5/MoO2复合材料的过程为：将五氯化铌和二(乙酰丙酮)氧化钼溶解于乙醇中，进行真空干燥，然后将真空干燥后的样品在惰...

【专利技术属性】
技术研发人员：司鹏超，王鹏，尤军，
申请(专利权)人：深圳埃克森新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：