[发明专利]一种非晶层包覆含氧空位TiNb2

说明书

本发明公开了一种非晶层包覆含氧空位TiNbsubgt;2/subgt;Osubgt;7/subgt;及其制备方法和应用，制备方法包括：(1)使用真空球磨设备在惰性气氛中球磨；(2)使用等离子体设备，以氢气与惰性气体的混合气为气源对球磨后TiNbsubgt;2/subgt;Osubgt;7/subgt;进行处理，得到非晶层包覆并含氧空位的TiNbsubgt;2/subgt;Osubgt;7/subgt;。本发明利用球磨法改善TiNbsubgt;2/subgt;Osubgt;7/subgt;的团聚现象并在其表面包覆非晶层，同时利用等离子体处理产生氧空位，得到具有低极化电压、高循环容量与高倍率等优势的TiNbsubgt;2/subgt;Osubgt;7/subgt;，所得TiNbsubgt;2/subgt;Osubgt;7/subgt;，在1C的电流密度下，初始放电容量可达358mA/g，15C的电流密度下容量可达137mA/g，电化学性能优良。

技术领域

本发明涉及锂离子电池电极材料技术领域，具体涉及一种非晶层包覆含氧空位TiNb₂O₇及其制备方法和应用。

背景技术

电极材料的设计与开发是提高锂离子电池能量密度与循环寿命的关键。近年来，TiNb₂O₇材料因其高理论容量、高工作电压与稳定性成为能源储存与转化领域的理想材料。然而，现有TiNb₂O₇材料的可逆容量和倍率性能受到TiNb₂O₇材料本身固有低电子传导性率(10^-9S/cm)和扩散速率的限制，难以提高。因此，现有TiNb₂O₇负极材料存在低容量、低倍率以及循环稳定性差的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种非晶层包覆含氧空位TiNb2O7及其制备方法和应用。

本发明采用的技术方案是：

一种非晶层包覆含氧空位TiNb₂O₇的制备方法，包括以下步骤：

(1)使用真空球磨机，在惰性气氛中对原始TiNb₂O₇进行球磨；

(2)以氢气与惰性气体的混合气为气源，对球磨后的TiNb₂O₇进行等离子体处理，既得非晶层包覆含氧空位TiNb₂O₇。

进一步地，步骤(1)中，球磨机的转速为500～1000n/min，球料比为30～50：1，球磨时间为120～300分钟.

进一步地，步骤(2)中，通入的混合气体的流量为50～100sccm，等离子体的放电电流为0.1～2A；氢气体积占混合气总体积的15％～30％。

进一步地，所述原始TiNb₂O₇由固相法制备获得。

进一步地，原始TiNb₂O₇的平均粒径不低于1微米。

一种非晶层包覆含氧空位TiNb₂O₇，根据权利要求1～5任意一项所述制备方法制得。

进一步地，所述非晶层包覆含氧空位TiNb₂O₇的氧空位含量为10at％～15at％。

进一步地，所述非晶层包覆含氧空位TiNb₂O₇的非晶层厚度不高于1～10纳米。