[发明专利]钛铌氧化物和钛氧化物复合阳极材料

说明书

提供了包含至少部分嵌在Ti_xNb_yO_z的基质材料中的TiO₂纳米粒子的材料，其中0x≤2，0y≤24且0z≤62。还提供了制造该材料的方法。

引言

本节提供与本公开相关的背景信息，该信息不一定是现有技术。

电化学储能装置，如锂离子电池组，可用于多种产品，包括汽车产品，如启停系统（例如12V启停系统）、电池组辅助系统（“µBAS”）、混合动力电动汽车（“HEV”）和电动汽车（“EV”）。典型的锂离子电池组包括两个电极、隔离件和电解质。锂离子电池组还可以包括各种端子和包装材料。两个电极之一充当正极或阴极，另一个电极充当负极或阳极。常规可再充电锂离子电池组通过在负极与正极之间可逆地传递锂离子来运行。例如，在电池组充电过程中，锂离子可以从正极移动至负极，并在电池组放电时在相反的方向上移动。隔离件和/或电解质可以设置在负极与正极之间。该电解质适于在电极之间传导锂离子（或在钠离子电池组的情况下为钠离子），并且类似于两个电极，可以为固体形式、液体形式、或固体-液体混合形式。在固态电池组（其包括设置在固态电极之间的固态电解质）的情况下，该固态电解质物理分离电极，因而不需要另外的(distinct)隔离件。

负极通常包括锂插入材料或合金基质材料(alloy host material)。形成阳极的典型电活性材料包括锂-石墨嵌入化合物、锂-硅插入化合物、锂-锡插入化合物、或锂合金。虽然石墨化合物是常见的，具有高比容量（相对于石墨）的阳极材料越来越受到关注。例如，钛铌氧化物（Ti_xNb_yO_z）相对于石墨具有高容量和改进的功率性能；但是，当考虑其商业化时，其受限于铌的相对高成本。同时，相对于石墨，钛氧化物（TiO₂）在容量、功率能力和成本方面也具有优势，但是具有有限的压实密度和相对较高的电压平台。因此，开发克服这些缺点并提高这些优点的复合阳极是合意的。

发明概述

本节提供公开内容的一般概述，并未全面公开其全部范围或其所有特征。

在各个方面，当前技术提供了包括至少部分嵌在具有钛铌氧化物（Ti_xNb_yO_z），其中0 x ≤ 2、0 y ≤ 24且0 z ≤ 62的基质材料中的钛氧化物（TiO₂）纳米粒子的材料。

在一方面，该基质材料包括TiNb₂O₇、Ti₂Nb₁₀O₂₉、TiNb₆O₁₇或TiNb₂₄O₆₂。

在一方面，一部分TiO₂纳米粒子部分嵌在该基质材料中。

在一方面，一部分TiO₂纳米粒子完全嵌在该基质材料中。

在一方面，该材料具有大于或等于大约0.01至小于或等于大约0.99的Ti_xNb_yO_z:TiO₂重量比。

在一方面，该TiO₂纳米粒子具有大于或等于大约1 nm至小于或等于大约1000 nm的最大尺寸。

在一方面，该基质材料包括Ti_xNb_yO_z的多个物类，其中0 x ≤ 2、0 y ≤ 24和0 z ≤ 62。

在一方面，该材料是涂覆有或掺杂有过渡金属、过渡金属化合物或碳基材料的至少一种，所述碳基材料包括石墨烯、还原的氧化石墨烯、碳纳米管、碳纤维及其组合。

在一方面，当前技术还提供了包括该材料的负极或阳极。