一种的基于含高价可变价态金属的氧化物型锂离子电池负极材料及其制备方法与流程

技术特征：
1.一种新型的基于含高价可变价态金属的氧化物型锂离子电池负极材料及其制备方法，其特征在于：1)其结构通式为mo
y
或a
x
mo
y
，其中a为碱金属或碱土金属，m为价态高于或等于 4价的高价可变价态金属，o代表氧；2)通过负极材料在电压低于0.6v(vs.li

/li)时的原位电化学反应，可构建大量m/li2o、m/a
z
o(z＝1或2)独特界面，实现界面电荷存储的高效利用，达到远超理论容量的超高比容量；3)该含高价可变价态金属氧化物负极材料在原位嵌锂后形成的金属m分散于li2o与a2o中，且其粒径在1纳米至500纳米之间。2.根据权利要求1所述的含高价可变价态金属氧化物mo
y
或a
x
mo
y
，其特征在于，a位碱金属或碱土金属可为锂、钠、钾、镁、钙等元素中的一种或几种，其中优选为锂、钠、钾及其组合。3.根据权利要求1所述的含高价可变价态金属氧化物mo
y
或a
x
mo
y
，其特征在于，高价可变价态金属m可为钒、铬、锰、铁、钴、镍、锡等元素中的一种或几种，其中优选为铁、钴、铬、锰及其组合。4.根据权利要求1-3所述的含高价可变价态金属氧化物mo
y
或a
x
mo
y
，其特征在于，尺寸为1纳米至50微米。5.根据权利要求1-4所述的一种新型的基于含高价可变价态金属的氧化物型锂离子电池负极材料，其制备方法包括两种，即在制作电极后在低电流密度下嵌锂以原位电化学活化，或在经预处理后用作负极材料。6.根据权利要求1-5所述的一种新型的基于含高价可变价态金属的氧化物型锂离子电池负极材料，可在制作电极后，在低电流密度下嵌锂以原位电化学活化制备，其特征在于：1)经电化学活化后，至少有一种高价金属在后续循环中的价态低于其起始价态；2)原位嵌锂后形成的金属m，其粒径可在后续活化循环过程中保持或不断减小，且嵌锂后形成的a2o与部分li2o不再参与后续电化学反应。7.根据权利要求1-5所述的基于含高价可变价态金属的氧化物型锂离子电池负极材料，可经预处理后用作负极材料，其特征在于，引入含锂还原剂以降低高价金属的价态。8.根据权利要求7所述的含锂还原剂，其特征在于，还原剂可为锂粉、锂箔、锂片、锂块、锂的乙二胺溶液等含锂还原剂中的一种或几种，其中优选为锂粉、锂箔、锂片及其组合。9.根据权利要求7-8所述的使用含锂还原剂对含高价可变价态金属的氧化物型锂离子电池负极材料进行预处理的过程，其特征在于，包括以下步骤：1)将含锂还原剂与含高价可变价态金属元素氧化物在惰性气氛下保护下充分混匀；2)若含锂还原剂在混匀时未与含高价可变价态金属氧化物反应或反应不完全，则需热处理以诱发二者反应。10.根据权利要求9所述的将含锂还原剂与含高价可变价态金属元素氧化物混匀，其特征在于，使用研磨、行星球磨、高能球磨等方法中的一种或几种。11.根据权利要求9所述的将未反应或未完全反应的混合物进行热处理，其特征在于，需在惰性气氛保护下进行，反应温度200-900℃，升温速率1-20℃/min。12.根据权利要求5-11所述的基于含高价可变价态金属的氧化物型锂离子电池负极材
料，经预处理后，其结构特征在于，金属m或低价态金属氧化物(mo
b
或a
a
mo
b
，其中b＜y)分散于a2o与li2o的基质中，且其粒径在1纳米至500纳米。13.根据权利要求1-12所述的基于含高价可变价态金属的氧化物型电极材料及其制备方法，其应用不仅局限于锂离子电池，也可应用于钠离子电池、钾离子电池及超级电容器。

技术总结
本发明属于锂离子电池电极材料技术领域，具体涉及一种新型的基于含高价可变价态金属的氧化物型锂离子电池负极材料及其制备方法。含高价可变价态金属氧化物结构通式为MO


技术研发人员：黄富强 赵延涛
受保护的技术使用者：上海锂凰科技有限公司
技术研发日：2021.08.16
技术公布日：2023/2/17