[发明专利]一种钙钛矿结构钒酸盐基电池负极活性材料

说明书

本发明公开了一种钙钛矿结构钒酸盐基电池负极活性材料，所述负极材料为钙钛矿结构的碱土钒酸盐AVO₃(A＝Ca，Sr，Ba)，所述碱土钒酸盐AVO₃包括钒酸钙CaVO₃、钒酸锶SrVO₃、钒酸钡BaVO₃中的一种或多种；所述碱土钒酸盐AVO₃包括非化学计量比x＝0.3～1.2的非化学计量比钒酸盐A_xVO₃；本发明的有益效果是：采用钙钛矿结构的钒酸盐AVO₃(A＝Ca，Sr，Ba)作为电池材料活性物质，不仅具有高容量、高倍率、长循环稳定性等优点，另外，通过调控碱土金属A的添加量来控制空位浓度，提高赝电容容量贡献，从而提高电化学性能；钙钛矿结构的钒酸盐具有低且安全的工作电压，保证充放电时的安全性。

技术领域

本发明涉及电池材料领域，具体是一种钙钛矿结构钒酸盐基电池负极活性材料。

背景技术

负极材料是影响电池性能的主要因素之一。电池的负极材料由活性物质、导电剂和粘结剂组成，其中活性物质决定着电池离子的嵌入与脱出容量，也是决定能量密度的决定性因素。目前商用的电池负极为石墨负极(380mAh/g)，由于较低的嵌锂电位(～0.1V vsLi⁺/Li)，在作为动力电池快速充放电及过充时，容易产生锂枝晶，从而导致倍率性能差和安全问题严重。钛酸锂的充放电电压较高(～1.5V vs Li⁺/Li)，但其过高的电位及极低的容量(～180mAh/g)严重限制其能量密度。另外，钛酸锂的低电导率的问题也限制其在应用时要增加更多的导电剂(5～8wt％)，导电剂的过多增加一方面会降低质量和体积能量密度，降低极片的机械性能，另外也提高了极片制备成本。

而目前的动力电池的快速发展就需要电池具备高容量、高倍率、长循环稳定性和安全等特点，以满足高里程的需求；而目前的钙钛矿结构的金属钒酸盐作为电池负极材料，其电化学特性和相关研究目前还鲜有报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种钙钛矿结构钒酸盐基电池负极活性材料，以至少达到高电化学性能和安全高效的目的。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种钙钛矿结构钒酸盐基电池负极活性材料，所述的负极材料为钙钛矿结构的碱土钒酸盐AVO₃(A＝Ca，Sr，Ba)，所述的碱土钒酸盐AVO₃包括钒酸钙CaVO₃、钒酸锶SrVO₃、钒酸钡BaVO₃中的一种或多种；其中钒酸钙CaVO₃、钒酸锶SrVO₃和/或钒酸钡BaVO₃多种混合。

优选的，为了进一步实现安全高效的目的，所述的钙钛矿结构碱土钒酸盐AVO₃(A＝Ca，Sr，Ba)中，包括碱土金属源A与钒源V的非化学计量数之比为x的非化学计量比的钙钛矿结构碱土钒酸盐A_xVO₃(A＝Ca，Sr，Ba)；所述的非化学计量数之比x取值范围为0.3～1.2；通过限定碱土钒酸盐A_xVO₃在非化学计量数之比取值，利用钙钛矿结构中碱土金属源A的空位有较大的容忍度，可以允许金属源A的空位大量存在，当金属源A与钒源V比例在0.3～1.2内，钙钛矿结构能稳定存在。这种特殊空位结构的钙钛矿钒酸盐可以提供更多的赝电容，同时保持结构稳定性，从而使得到的电极能稳定工作，并且不出现类似锂枝晶的情况，实现电池工作的安全高效。