[发明专利]一种改性的TiNb2

说明书

本发明公开了一种改性的TiNb₂O₇材料，涉及固态电池领域，主要包含有Li_xTiNb₂O₇ (0﹤x≤5)。通过采用技术方案，Li_xTiNb₂O₇具有较高的电子导电性，这样无论在充电初期还是放电末期，改性的TiNb₂O₇材料均处于良好的导电性状态，最终材料具有较高的库伦效率和循环性能以及倍率性能。

技术领域

本发明涉及全固态电池领域，特别涉及一种改性的TiNb₂O₇材料及改性方法。

背景技术

锂离子电池在现代便携式电子设备中广泛应用，其具有高能量密度、高电压、低自放电、工作温度范围宽、长循环寿命的优点，也被广泛应用于混合动力电动汽车（HEV）和大规模能量存储系统（ESS）。为了满足日益增长的能源需求，仍存在许多挑战，其中一个重要的挑战是提高电池的安全性和电化学性能。TiNb₂O₇ (TNO)，其理论比容量为387.6mAh/g，并且具有优异的电化学性能，近年来被认为最有潜力的锂离子电池负极材料之一。

然而，TiNb₂O₇作为一种合成物，在刚合成出来时，其完全不含有锂。同时，由于其带隙宽度较高（禁带宽度为2.9eV），导致铌酸钛材料导电性差，几乎为绝缘，但是随着其中锂含量的不断增加，导电性也会随之增大。

由此推断，在铌酸钛作为负极材料时，充电初期以及放电末期材料的电子导电性差导致材料性能发挥不良，表现为库伦效率不高和循环性能以及倍率性能下降。目前常规的思路是在其表面包覆上一层碳或者在负极中添加较多的导电碳材料，如申请号为201610107404.X的中国专利所公开的一种铌酸钛/碳复合电极材料。虽然，这样的确能够改变负极的导电性能，但是由于碳材料本身无电化学贡献，因而，不利于电池比容量的提高。

另外，部分企业在设计时还会采用正极过量，保证在TiNb₂O₇中充电初期以及放电末期预留一定的锂含量，但是，这样会导致正极利用率低，降低了电池能量密度。因而，亟待设计一种新的方案来进行改进。

发明内容

本发明的目的是提供一种改性的TiNb₂O₇材料，其能有效地保证以TiNb₂O₇为主材的负极在充电的开端和放电的末端都能够保持有效的导电性能，同时其改性方法较为简单。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：一种改性的TiNb₂O₇材料，包含有Li_xTiNb₂O₇ (0﹤x≤5)。

通过采用技术方案，Li_xTiNb₂O₇具有较高的电子导电性，这样无论在充电初期还是放电末期，改性的TiNb₂O₇材料均处于良好的导电性状态，最终材料具有较高的库伦效率不高和循环性能以及倍率性能。

优选为，所述Li_xTiNb₂O₇ (0﹤x≤5)的质量分数为5～20%。

通过采用上述技术方案，这样既保证了负极材料在充电前期和放电末期都能够保持良好的电子导电性，同时也保证了负电极具备有较高的电位。