一种钠离子电池负极材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供一种钠离子电池负极材料及其制备方法与应用，制备方法首先，将钠盐、钛氧化物、锂盐进行固相混合；然后将固体混合物高温煅烧得到Na

【技术实现步骤摘要】
一种钠离子电池负极材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及钠离子电池
，更具体地，涉及一种钠离子电池负极材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]随着全球经济的迅速发展，以石油、天然气为主的传统能源供不应求，且化石能源使用时会带来环境污染，开发新能源以缓解能源危机和减轻环境污染问题是大势所趋。近年来，可再生能源发展迅速，与之配套的储能装置也快速发展。众多储能装置中，锂离子电池应用最为广泛，从大规模储能领域到便携式电子设备，对锂资源的需求也日益增加，但锂在地球上的储量较少，限制了锂离子电池的进一步发展。可再生能源的使用收到时间和空间的限制，因此需要应用储能系统实现能量的灵活运用。电化学储能技术具有便于维护、能量转换效率高的特点，受到广泛关注。
[0003]钠离子电池的研究始于二十世纪八十年代，相比于正极材料，负极材料研究较少，成为制约钠离子电池发展的瓶颈技术。钛基负极由于具有结构稳定、安全性高等优点成为研究热点。钠离子电池是锂离子电池的理想替代材料，钠和锂位于同一主族，并且钠在地球上的储量丰富、来源广泛，钠离子电池具有成本低廉、性能良好的优点，在低温条件下能够保持90％的活性，在大规模储能、换电领域具有广泛发展前景。钠离子电池的工作原理和锂离子电池相近，但由于钠离子的半径大于锂离子，因此不能将锂离子电池的负极材料直接应用在钠离子电池中，比如石墨负极在锂离子电池中具有良好的电化学性能，但储钠容量很低，无法作为钠离子电池的负极使用。因此，推动钠离子电池快速发展的关键在于研究高性能的负极材料。<br/>[0004]目前，越来越多种类的钠离子电池负极材料被开发，比如碳基类负极材料、有机化合物负极材料、合金类负极材料和钛基氧化物负极材料。在众多负极体系中，钛基类负极材料具有良好的稳定性和适中的钠沉积电位，其中具有层状结构的Na2Ti3O7结构稳定、理论比容量高，成为研究热点。
[0005]现有技术中公开了一种氧化钛量子点
‑
碳钠离子电池负极材料及制备方法，该专利公开的制作工艺具体是首先以重量份计，将5
‑
10份粒径为300nm的二氧化硅小球分散到50
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100份无水乙醇中，继续依次加入10
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20份浓度为28wt％氨水持续搅拌20
‑
40min，再滴加10
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20份浓度为99.5％钛源溶液，持续搅拌1
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2h，然后以9000
‑
12000r/min离心5
‑
10分钟，用水洗涤至PH＝7，将所得物料置于80℃下干燥24小时，得到前驱物材料1；然后，将前驱体材料1分散到有机碳源溶液中，持续搅拌2
‑
5h，然后以9000
‑
12000r/min离心5
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10分钟，用水洗涤至PH＝7，将所得物料置于100℃下干燥24小时，得到前驱物材料2；然后前驱体材料2置于通由氮气保护气氛的装置中，800～1000℃热处理1
‑
2小时，自然降温，获得前驱体材料3；最后，将前驱体材料3分散在50
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80℃的2mol/L氢氧化钠溶液中，持续搅拌搅拌10
‑
15h，然后以9000
‑
12000r/min离心5
‑
10分钟，用水洗涤至PH＝7，将所得物料置于100℃下干燥24小时，即获得目标产物；该专利的效果是氧化钛量子点颗粒的粒径分布约为5nm，具有较短的钠离
子扩散路径，同时具有较高的比表面积，有利于提高电极材料的电化学活性和倍率性能；可以有效避免量子点颗粒的团聚和减少与电极液的副反应，从而提高材料的循环稳定性；高温热处理获得碳基体材料具有良好的导电性和电化学稳定性；本专利技术材料的钠离子电池具有优异的大倍率充放电能力和长效循环稳定性氧化钛量子点颗粒均匀分散在碳基体表面和内嵌在碳材料基体种很显然，该专利无法达到本申请的制备工艺简单又可以解决现有技术中电池的首次库伦效率降低的技术问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供一种钠离子电池负极材料的制备方法，该方法制备工艺简单，可以解决现有技术中电池的首次库伦效率降低的技术问题。
[0007]本专利技术的又一目的在于提供一种利用上述方法制备的钠离子电池负极材料和利用该钠离子电池负极材料制备的钠离子电池。
[0008]为了达到上述技术效果，本专利技术的技术方案如下：
[0009]一种钠离子电池负极材料的制备方法，包括以下步骤：
[0010]S1：将钠盐、钛氧化物、锂盐进行均匀固相混合，然后高温煅烧处理获得Na
0.66
[Li
0.22
Ti
0.78
]O2；
[0011]S2：将S1中的Na
0.66
[Li
0.22
Ti
0.78
]O2和葡萄糖溶解在去离子水中进行水热反应，得到水热产物；
[0012]S3：将S2中的水热产物干燥得到干燥产物；
[0013]S4：将S3中的干燥产物在惰性气氛中煅烧，得到钠离子电池负极材料。
[0014]进一步地，所述将钠盐、钛氧化物、锂盐进行均匀固相混合，然后高温煅烧处理获得固相产物，包括：
[0015]钠盐：钛氧化物：锂盐的摩尔比为0.66：0.22：0.78(钠盐和锂盐过量2％，减少高温损失)；
[0016]将均匀混合的固体进行1000℃的高温煅烧，煅烧时间为24h，得到所述固相产物。
[0017]进一步地，所述将所述固相产物和葡萄糖的质量比为2：1
‑
5：1加入去离子水中充分混合得到混合溶液。
[0018]进一步地，将所述混合溶液进行180℃水热反应12h，得到所述水热产物。
[0019]进一步地，所述将所述水热产物进行烘干，得到干燥产物，包括：
[0020]将所述水热产物进行离心处理，得到过滤固体产物；
[0021]将所述过滤固体产物进行洗涤，得到洗涤产物；
[0022]将所述洗涤产物置于烘箱中60℃烘干干燥12h，得到干燥产物。
[0023]进一步的，所述将所述干燥产物进行热处理得到钠离子负极材料，包括：
[0024]将所述干燥产物在惰性气体的氛围下加热至600℃，保温7h，得到所述钠离子负极材料。
[0025]进一步的，所述惰性气体为纯度为99.99％的氩气。
[0026]与现有技术相比，本专利技术技术方案的有益效果是：
[0027]与现有技术相比，本专利技术提供钠离子电池负极材料的制备方法，在热处理前，先将葡萄糖和Na
0.66
[Li
0.22
Ti
0.78
]O2进行水热反应，然后再进行热处理；在水热处理中，葡萄糖包
覆在Na
0.66
[Li
0.22
Ti
0.78...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钠离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将钠盐、钛氧化物、锂盐进行均匀固相混合，然后高温煅烧处理获得Na
0.66
[Li
0.22
Ti
0.78
]O2；S2：将S1中的Na
0.66
[Li
0.22
Ti
0.78
]O2和葡萄糖溶解在去离子水中进行水热反应，得到水热产物；S3：将S2中的水热产物干燥得到干燥产物；S4：将S3中的干燥产物在惰性气体氛围下中煅烧，得到钠离子电池负极材料。2.根据权利要求1所述的钠离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，钠盐：钛氧化物：锂盐的摩尔比为0.66：0.22：0.78。3.根据权利要求2所述的钠离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，高温煅烧处理的温度为1000℃，煅烧时间为24h。4.根据权利要求3所述的钠离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，Na
0.66
[...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵玉洁，吴坤泽，孙洋，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：