[发明专利]过渡金属-焦磷酸盐负极活性物质及包含它的负极

说明书

本发明涉及过渡金属‑焦磷酸盐负极活性物质及包含它的负极。所述负极活性物质包含：以下化学式1的过渡金属‑焦磷酸盐，化学式1：M₂P₂O₇，在上述化学式中，M为选自由Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Ru、Pd及Ag组成的组中的一种或它们中的两种以上的混合元素；以及在所述过渡金属‑焦磷酸盐上的碳涂层；其中所述碳涂层的厚度为5nm至100nm，以及所述过渡金属‑焦磷酸盐为半晶质。本发明的负极活性物质不使用价格持续上升的锂，仅仅只包含过渡金属和磷酸，也能保持稳定且转化反应性好，从而能够提高容量特性。

本发明专利申请是基于申请日为2014年9月1日，发明名称为“过渡金属-焦磷酸盐负极活性物质及其制备方法、包含它的锂二次电池或混合电容器”，申请号为201480002461.0的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及过渡金属-焦磷酸盐负极活性物质及其制备方法、包含它的锂二次电池或混合电容器。

背景技术

作为现有的二次电池的负极活性物质，广泛利用碳类材料。但由于二次电池市场的成长和对多种用途的电源的需求，正广泛地进行着对新材料的开发。

在现有的混合动力电动汽车(Hybrid Electric Vehicle)中，由于比高能量更需要高功率，因而主要使用非晶质碳，但当前，随着对插电式混合动力汽车(Plug-in HybridElectric Vehicle)或蓄电池电动汽车(Battery Electric Vehicle)的需要增加，对于与高功率特性一同具有高能量密度的材料的需求正急剧增加。

在这种情况下，由过渡金属组成的氧化物MO_X(M＝Co、Fe、Ni、Cu或Mn等)作为具有非常大的容量的负极活性物质备受瞩目。

尤其，作为锂过渡金属磷酸盐，正活跃地开发基于锰(Mn)的锂锰磷酸盐(LiMnPO₄)。在Mn的情况下，由于原料的价格低，且能够在大气中合成，因而可以称得上是能够同时满足原料费和工序费的组成。

由于与石墨类材料(372mAh/g)相比，LiMnPO₄(342mAh/g)的理论容量具有毫无逊色的容量，并且与石墨类相比，具有高密度，因而每单位体积的能量密度具有更高的值。

但是，LiMnPO₄具有初始效率低的问题，并且，在Mn的情况下，因活性低而存在不能与锂容易地进行反应的缺点。在利用LiMnPO₄来制备电极并进行充放电的情况下，具有在普通的使用环境中无法正常体现容量，且只有在以非常低的低电流进行充放电的情况下，才进行反应的问题。

尤其，由于LiMnPO₄与锂的反应电压高，因而具有电池的电压低的问题，且因充放电过程中的体积变化而在长期寿命中受到约束及与锂的反应慢，因而存在所制备的电池的功率低的问题。

发明内容

技术问题

本发明所要解决的第一技术问题在于，为了解决上述锂锰磷酸盐的问题而提供过渡金属-焦磷酸盐的负极活性物质，上述过渡金属-焦磷酸盐的负极活性物质不使用价格持续上升的锂，仅仅只包含过渡金属和磷酸，也能保持稳定且转化反应性好，从而能够体现优良的容量特性。

本发明所要解决的第二技术问题在于，提供上述过渡金属-焦磷酸盐的制备方法。

本发明所要解决的第三技术问题在于，提供包含上述过渡金属-焦磷酸盐的负极(anode)。

本发明所要解决的第四技术问题在于，提供包含上述负极的锂二次电池或混合电容器。

技术方案

为了解决如上所述的问题，本发明提供包含以下化学式1的过渡金属-焦磷酸盐的负极活性物质。