负极活性材料及其制备方法、负极极片、二次电池及用电装置制造方法及图纸

本申请涉及一种负极活性材料及其制备方法、负极极片、二次电池及用电装置。该负极活性材料包括化学组成为Nb

【技术实现步骤摘要】
负极活性材料及其制备方法、负极极片、二次电池及用电装置


[0001]本申请涉及二次电池
，具体涉及一种负极活性材料及其制备方法、负极极片、二次电池及用电装置。

技术介绍

[0002]锂离子电池具有能量密度高、平均输出电压高、自放电小、无记忆效应等特点，被广泛应用于电动汽车、大型储能设备等领域。其中，充电效率低是制约新能源汽车快速发展的主要问题之一，缩短动力电池的充电时间对缓解城市交通问题和优化电网具有重要意义。
[0003]铌基氧化物是一种新型的锂离子电池负极材料，由于其具有离子扩散快，结构稳定等优点，而在快充电池领域受到广泛关注。然而传统的铌基氧化物由于导电性差，提升充电放电速率会导致倍率特性明显降低。并且传统的铌基氧化物的快充速率（快速离子/电子传输）仍然难以满足应用的需求。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要提供一种锂离子传输速率较高、倍率性能较好的负极活性材料及其制备方法。
[0005]此外，还提供包含上述负极活性材料的负极极片、二次电池及用电装置。
[0006]本申请的一个方面，提供了一种负极活性材料，包括化学组成为Nb
18
P
2.5
O
50
的铌基氧化物。
[0007]在其中一些实施方式中，所述铌基氧化物的粒径为1 μm~10 μm。
[0008]在其中一些实施方式中，所述铌基氧化物具有正交ReO3结构。
[0009]在其中一些实施方式中，所述负极活性材料的电子电导率为3*10
‑5S m
‑1~5*10
‑5S m
‑1。
[0010]在其中一些实施方式中，所述负极活性材料的离子电导率为10
‑8cm2S
‑1~10
‑7cm2S
‑1。
[0011]第二方面，本申请还提供了上述的负极活性材料的制备方法，包括以下步骤制备铌基氧化物：将铌源及磷源混合研磨，烘干，制备混合物；将所述混合物在空气气氛下烧结，制备所述铌基氧化物。
[0012]在其中一些实施方式中，所述铌源包括氧化铌；所述磷源包括磷酸二氢铵及红磷中的至少一种。
[0013]在其中一些实施方式中，所述烧结的步骤满足（1）~（3）中至少一个条件：（1）所述烧结的温度为1000℃~1200℃；（2）所述烧结的时间为15 h~80 h；（3）所述烧结的步骤中，以0.5℃/min~1℃/min的升温速率升温至所述烧结的温
度。
[0014]在其中一些实施方式中，所述研磨的方式为球磨；所述球磨的转速为300 rpm~400 rpm，所述球磨的时间为5 h~8 h。
[0015]第三方面，本申请还提供了一种负极极片，包括上述的负极活性材料或者根据上述的负极活性材料的制备方法制得的负极活性材料。
[0016]第四方面，本申请还提供了一种二次电池，包括上述的负极极片。
[0017]第五方面，本申请还提供了一种用电装置，包括上述的二次电池。
[0018]本申请实施方式提供的负极活性材料中包含化学组成为Nb
18
P
2.5
O
50
的铌基氧化物。Nb
18
P
2.5
O
50
是一种非化学计量比的氧化物，具有较好的电子导电性及离子导电性。上述负极活性材料具有较高的锂离子传输速率，且具有较好的倍率性能。
[0019]此外，上述负极活性材料具有较好的循环稳定性。
附图说明
[0020]图1为本申请实施例1的负极活性材料的X射线衍射图及理论模拟计算的价带谱图；图2为本申请实施例1的负极活性材料的扫描电子显微镜照片，其中比例尺为200nm；图3为本申请实施例1的负极活性材料的扫描电子显微镜照片，其中比例尺为2μm；图4为本申请实施例1的负极活性材料的电化学曲线；图5为本申请实施例1的负极活性材料的锂离子扩散系数图；图6为本申请实施例1的负极活性材料的CV曲线；图7为本申请实施例1的负极活性材料的倍率性能；图8为本申请实施例1的负极活性材料的循环性能图；图9为本申请实施例2的负极活性材料的循环性能图；图10为本申请实施例3的负极活性材料的循环性能图；图11为本申请对比例1的负极活性材料的X射线衍射图及理论模拟计算的价带谱图；图12为本申请对比例1的负极活性材料的扫描电子显微镜照片，其中比例尺为1μm。
具体实施方式
[0021]为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。
[0022]本文中，以开放式描述的技术特征中，包括所列举特征组成的封闭式技术方案，也包括包含所列举特征的开放式技术方案。
[0023]本文中，涉及到数值区间，如无特别说明，上述数值区间内视为连续，且包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值。进一步地，当范围是指整
数时，包括该范围的最小值与最大值之间的每一个整数。此外，当提供多个范围描述特征或特性时，可以合并该范围。换言之，除非另有指明，否则本文中所公开之所有范围应理解为包括其中所归入的任何及所有的子范围。
[0024]在本文中，涉及数据范围的单位，如果仅在右端点后带有单位，则表示左端点和右端点的单位是相同的。比如，800~850nm表示左端点“800”和右端点“850”的单位都是nm（纳米）。
[0025]本文仅具体地公开了一些数值范围。然而，任意下限可以与任意上限组合形成未明确记载的范围；以及任意下限可以与其它下限组合形成未明确记载的范围，同样任意上限可以与任意其它上限组合形成未明确记载的范围。此外，每个单独公开的点或单个数值自身可以作为下限或上限与任意其它点或单个数值组合或与其它下限或上限组合形成未明确记载的范围。
[0026]本文中的温度参数，如无特别限定，既允许为恒温处理，也允许在一定温度区间内进行处理。所述的恒温处理允许温度在仪器控制的精度范围内进行波动。
[0027]本文中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在专利技术的描述中，“多种”的含义是至少两种，例如两种，三种等，除非另有明确具体的限定。在本申请的描述中，“若干”的含义是至少一个，例如一个，两个等，除非另有明确具体的限定。
[0028]如果没有特别的说明，本申请的所有实施方式以及可选实施方式可以相互组合形成新的技术方案。
[0029]如果没有特别的说明，本申请的所有步骤可以顺序进行，也可以随机进行，优选是顺序进行的。例如，所述方法包括步骤(a)和(b)，表示所述方法可包括顺序进行的步骤(a)和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负极活性材料，其特征在于，包括化学组成为Nb
18
P
2.5
O
50
的铌基氧化物。2.根据权利要求1所述的负极活性材料，其特征在于，所述铌基氧化物的粒径为1 μm~10 μm。3.根据权利要求1所述的负极活性材料，其特征在于，所述铌基氧化物具有正交ReO3结构。4.根据权利要求1所述的负极活性材料，其特征在于，所述负极活性材料的电子电导率为3*10
‑
5 S m
‑1~5*10
‑
5 S m
‑1。5.根据权利要求1~4任一项所述的负极活性材料，其特征在于，所述负极活性材料的离子电导率为10
‑
8 cm
2 S
‑1~10
‑
7 cm
2 S
‑1。6.权利要求1~5任一项所述的负极活性材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤制备铌基氧化物：将铌源及磷源混合研磨，烘...

【专利技术属性】
技术研发人员：张俊英，赵黎江，刘星华，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：