鎢酸鈮在鋰離子電池中的應用

鋰離子電池的安全性能除了與産品的設計、使用條件有關之外，還與電池所使用的材料密切相關。當前，常見的鋰電池負極材料有石墨和鈦酸鋰。石墨的嵌鋰電壓過低及容易在大倍率放電時産生鋰枝晶，進而會導致電池內短路甚至熱失控；鈦酸鋰雖然具有較高的鋰化電壓，能鋰枝晶生長，但是其理論容量過低和導電性較差，導致其在實際應用中受到了極大的限制。有鑒于此，研究者開始使用具有高嵌鋰電壓和理論比容量等優點的鎢酸鈮材料（Nb14W3O44）生産電極極片。

鎢酸鈮是將水合草酸鈮、偏鎢酸銨和燃料（如爲甘氨酸、尿素或葡萄糖中的一種以上）在無機酸（如硝酸、鹽酸或硫酸）中均勻攪拌混合形成溶液，空氣氣氛中在1050～1250℃自蔓延燃燒反應，然後在上述溫度煆燒反應制得的材料。值得一提的是，燃料優選爲甘氨酸，這是由于甘氨酸可與Nb5+、W6+離子形成配合物，避免其在燃燒過程中發生偏稀，且其點燃溫度較低，燃燒充分；無機酸優選爲硝酸，作用是防止Nb被水解。

含有Nb14W3O44的鋰離子電池負極材料的製備：在鎢酸鈮材料中適當添加導電劑（如碳黑導電劑、碳纖維、碳納米管或石墨烯中的一種以上）和適量的羧甲基纖維素+丁苯橡膠等粘結劑後，用溶劑將其溶解分散成含負極活性物質的合劑組成物（糊、漿等），將所述合劑組成物塗布到銅箔等導電集流體的單面或兩面，再除去溶劑，最終形成含負極活性物質Nb14W3O44合劑層的帶狀成形體。值得一提的是，粘結劑的作用是Nb14W3O44粘合到集流體上，幷加强負極的機械整體性，提高固-固界面和/或固-液界面物理電接觸，增加整個負極的電子和離子的傳導性能。

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