【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钠离子电池材料，特别涉及一种钠离子电池复合负极材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、随着清洁能源的日益重要，钠离子电池作为高性能储能技术受到了广泛关注。相较于传统锂离子电池，钠离子电池具有成本更低、资源更为丰富的优势，被认为是可持续能源储存的有力选择。然而，钠离子电池仍然面临着能量密度、循环寿命等方面的技术挑战，制约了其在大规模应用中的发展。
2、碳纳米管和氧化钛分别代表了纳米材料和金属氧化物材料的先进领域。碳纳米管以其优异的导电性、机械强度和化学稳定性，逐渐成为电池材料研究的热点。氧化钛则因其卓越的电化学活性、催化性能和化学稳定性，在能源转换和储存领域具有广泛的应用前景。将碳纳米管与氧化钛复合为纳米片，为钠离子电池的负极材料设计带来了新的机遇。这种复合材料可能充分发挥碳纳米管和氧化钛各自的优点，如电导率和电化学活性，进而提高电池的能量密度和循环寿命。电镀锡作为表面处理方法，为碳纳米管/氧化钛复合材料的进一步优化提供了有力手段。电镀锡可以在复合材料表面形成一层均匀的锡薄层，有望增强材料的导电性、电极界面稳定性，并改善钠离子在复合材料中的嵌入/脱嵌行为，从而提高电池的循环性能和容量保持率。
3、已有研究报道了碳纳米管/氧化钛材料在不同领域的应用，有将电镀锡应用到锂离子电池负极材料中，然而，将这些材料复合在钠离子电池方面的研究尚未充分展开。现有研究可能存在循环寿命短、容量损失大等问题，因此需要进一步的材料设计和改进。
技术实现思路
1、本专利技术
2、本专利技术实施例提供一种钠离子电池复合负极材料及其制备方法和应用，。
3、为此，第一方面，本专利技术实施例提供了一种钠离子电池复合负极材料的制备方法，所述制备方法包括：
4、步骤s1,制备二氧化钛水溶液，具体为：将钛源材料缓慢加入到去离子水中，在冰水浴中搅拌，加入碱性溶液调节溶液ph值，反应得到白色沉淀，离心收集白色沉淀，用去离子水洗涤后重新将白色沉淀分散于水中，然后滴加双氧水至溶液呈黄色透明，再加入去离子水稀释，得到二氧化钛水溶液，并于冰箱中保存备用；
5、步骤s2,制备碳纳米管分散液，具体为：将碳纳米管分散于硝酸溶液中，进行回流处理，离心洗涤后将碳纳米管分散在去离子水中，得到碳纳米管分散液；
6、步骤s3,制备二氧化钛水溶液与碳纳米管分散液的混合溶液，具体为：将上述二氧化钛水溶液与碳纳米管分散液混合，搅拌后静置老化，得到混合溶液；
7、步骤s4,制备二氧化钛/碳纳米管复合纳米片，具体为：将混合溶液快速冷冻，然后干燥除去水分，得块状的二氧化钛/碳纳米管复合纳米片的前躯体，高温烧结后即得二氧化钛/碳纳米管复合纳米片；
8、步骤s5,制备电镀锡溶液，具体为：将锡盐加入适量的溶剂中，同时添加络合剂、ph调节剂，以调节电镀液的ph值，充分搅拌，使锡盐彻底溶解，得到电镀锡溶液；
9、步骤s6,将二氧化钛/碳纳米管复合纳米片悬浮在上述电镀溶液中，在一定电流密度和电镀时间下，使锡沉积在二氧化钛/碳纳米管复合纳米片的表面上和/或材料间隙中，形成锡的均匀涂层，得到复合材料前驱体；
10、步骤s7,将复合材料前驱体进行热处理，得到钠离子电池复合负极材料。
11、优选的，所述步骤s1中：所述钛源材料包括：ticl4、ticl3、tis2o8中的一种或多种；所述钛源材料与去离子水的质量比为[0.2-10]：100；
12、所述碱性溶液包括：氨水、氢氧化钾、氢氧化钠溶液中的一种或多种；碱性溶液的摩尔浓度为0.5mol/l-5mol/l；
13、所述加入碱性溶液调节溶液ph值，反应得到白色沉淀，具体过程为：加入所述碱性溶液调解溶液的ph值在7-11之间，然后反应6小时-72小时，得到白色沉淀；
14、所述离心收集白色沉淀时的转速为5000rpm-10000rpm；
15、所述去离子水洗涤的次数为3次-5次；所述将白色沉淀分散于水中，具体为：将白色沉淀分散于50ml-200ml的去离子水中；
16、所述双氧水与溶液中ti的摩尔比为[3-20]：1；
17、所述二氧化钛水溶液的质量浓度为10mg/ml。
18、优选的，所述步骤s2中：所述硝酸溶液的摩尔浓度为15mol/l；所述硝酸溶液与所述碳纳米管的质量比为5000：[1-10]；
19、所述回流处理的温度设置为120℃，所述回流处理的时间为12小时；
20、所述碳纳米管分散液的质量浓度为10mg/ml。
21、优选的，所述步骤s3中：所述二氧化钛水溶液中的二氧化钛与所述碳纳米管分散液中的碳纳米管的质量比为[1-10]：1；
22、所述搅拌的时间为6小时；所述静置老化的时间为1小时-24小时。
23、优选的，所述步骤s4中：所述混合溶液快速冷冻可采用液氮冷冻或低温冰箱冰冻；所述干燥除去水分采用冷冻干燥机干燥；
24、所述高温烧结具体为：将二氧化钛/碳纳米管复合纳米片的前躯体在惰性气氛下置于管式炉中煅烧，煅烧的温度为180℃-800℃，时间为30min-240min。
25、优选的，所述步骤s5中：所述锡盐包括：硝酸锡、氢氧化锡或氯化锡中的一种或多种；所述溶剂为去离子水；所述络合剂包括：柠檬酸、酒石酸钠、乙二胺四乙酸中的一种或多种；所述ph调节剂包括：氢氧化钠和/或氢氧化钾；
26、所述调节电镀液的ph值为中性或微碱性，具体在7-10之间；所述电镀锡溶液中：锡盐含量为10g/l-50g/l，络合剂含量为5g/l-40g/l。
27、优选的，所述步骤s6中：所述电流密度为0.5a/dm2-5a/dm2；所述电镀时间为20min-60min，电镀时的温度为20℃-50℃；
28、所述步骤s7中，所述热处理具体为：将所述复合材料前驱体置于真空干燥箱中，以2℃/min-5℃/min升温至60℃-100℃，保温4小时-24小时，之后自然冷却至室温。
29、第二方面，本专利技术实施例提供了一种上述第一方面所述的制备方法制备得到的钠离子电池复合负极材料，所述钠离子电池复合负极材料包括二氧化钛/碳纳米管复合纳米片、沉积在所述二氧化钛/碳纳米管复合纳米片表面和二氧化钛与碳纳米管间隙中的锡颗粒，以及部分掺杂于二氧化钛中的锡离子sn4+。
30、第三方面，本专利技术实施例提供了一种负极极片，所述负极极片包括上述第二方面所述的钠离子电池复合负极材料。
31、第四方面，本专利技术实施例提供了一种钠离子电池，所述钠离子电池包括上述第三方面所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种钠离子电池复合负极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中：所述钛源材料包括：TiCl4、TiCl3、TiS2O8中的一种或多种；所述钛源材料与去离子水的质量比为[0.2-10]：100；
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中：所述硝酸溶液的摩尔浓度为15mol/L；所述硝酸溶液与所述碳纳米管的质量比为5000：[1-10]；
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中：所述二氧化钛水溶液中的二氧化钛与所述碳纳米管分散液中的碳纳米管的质量比为[1-10]：1；
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中：所述混合溶液快速冷冻可采用液氮冷冻或低温冰箱冰冻；所述干燥除去水分采用冷冻干燥机干燥；
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中：所述锡盐包括：硝酸锡、氢氧化锡或氯化锡中的一种或多种；所述溶剂为去离子水；所述络合剂包括：柠檬酸、酒石酸钠、乙二胺四乙酸中的一种或多种；所
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S6中：所述电流密度为0.5A/dm2-5A/dm2；所述电镀时间为20min-60min，电镀时的温度为20℃-50℃；
8.一种上述根据权利要求1-7任一所述的制备方法制备得到的钠离子电池复合负极材料，其特征在于，所述钠离子电池复合负极材料包括二氧化钛/碳纳米管复合纳米片、沉积在所述二氧化钛/碳纳米管复合纳米片表面和二氧化钛与碳纳米管间隙中的锡颗粒，以及部分掺杂于二氧化钛中的锡离子Sn4+。
9.一种负极极片，其特征在于，所述负极极片包括上述权利要求8所述的钠离子电池复合负极材料。
10.一种钠离子电池，其特征在于，所述钠离子电池包括上述权利要求9所述的负极极片。
...【技术特征摘要】
1.一种钠离子电池复合负极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中：所述钛源材料包括：ticl4、ticl3、tis2o8中的一种或多种；所述钛源材料与去离子水的质量比为[0.2-10]：100；
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中：所述硝酸溶液的摩尔浓度为15mol/l；所述硝酸溶液与所述碳纳米管的质量比为5000：[1-10]；
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s3中：所述二氧化钛水溶液中的二氧化钛与所述碳纳米管分散液中的碳纳米管的质量比为[1-10]：1；
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s4中：所述混合溶液快速冷冻可采用液氮冷冻或低温冰箱冰冻；所述干燥除去水分采用冷冻干燥机干燥；
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s5中：所...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘洁，吉祥，杨伟，陆浩，刘柏男，罗飞，
申请(专利权)人：溧阳天目先导电池材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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