[发明专利]一种钠离子电池负极材料及其制备方法

说明书

本发明属于钠离子电池制备技术领域，具体公开了一种钠离子电池负极材料，包括MIL‑125(Ti)、磷酸二氢钠、磷酸二氢铵和溶剂。其制备方法为：首先将MIL‑125(Ti)、磷酸二氢钠和磷酸二氢铵分别溶解在溶剂中，并将其混合，搅拌均匀，反应得混合液，再蒸发掉混合液中的溶剂，得白色固体粉末；再将白色固体粉末在气氛炉中煅烧，得到黑色固体粉末，即得。本发明的制备方法简便易行，一步实现了NaTi₂(PO₄)₃与导电碳材料的复合，制备得到的钠离子电池负极材料比容量较高，循环稳定性较好。

技术领域

本发明涉及钠离子电池制备技术领域，具体涉及一种钠离子电池负极材料及其制备方法。

背景技术

随着科学技术的进步和社会的发展，能源和环境问题已成为当今世界最重要的课题之一。化石燃料仍然是目前世界上使用最多的能源，然而化石能源的储量有限，人类日益增加的需求以及不加节制的开采，必然会导致化石能源的枯竭。因此，寻找新的可再生能源以及规模储能迫在眉睫。在诸多储能领域中，电化学储能是一种简单而高效的储能方式。其中，锂离子电池是目前广泛应用的电化学电源，但随着数码、交通等产业对锂离子电池依赖加剧，有限的锂资源必将面临短缺问题。室温钠离子电池由于原料丰富，分布广泛，价格低廉，引起了人们广泛的研究兴趣，对其的研究开发在一定程度上可缓和因锂资源短缺引发的电池发展受限问题。

目前钠离子电池负极材料主要包括硬碳、合金和钛基化合物。硬碳是应用最广的一类钠离子电池负极材料，但由于钠离子半径较大，在石墨层间的嵌/脱较困难，而且首次充放电时易形成不可逆SEI钝化层，导致首周库伦效率降低，这是制约该类碳材料应用的主要因素。金属单质或者合金在钠离子嵌入/脱出过程中存在严重体积膨胀，造成容量快速衰减，电极稳定性降低。钛基氧化物作为钠离子电池负极材料，是通过嵌入类反应机制进行储钠的，然而，由于自身晶体结构中储存位点有限，导致这类材料储钠容量普遍较低。

NaTi₂(PO₄)₃是一种钠离子电极材料，但由于其电子导电率较低，导致材料的放电容量低，倍率性能和循环稳定性较差。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种钠离子电池负极材料及其制备方法，该方法简单易行，制备的钠离子电池负极材料比容量较大，较好的循环稳定性。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。

(一)一种钠离子电池负极材料，其特征在于，包括以下原料组分：MIL-125(Ti)、磷酸二氢钠、磷酸二氢铵和溶剂。

作为优选地，所述溶剂为甲醇或无水乙醇。

作为优选地，所述原料组分中，MIL-125(Ti)、磷酸二氢钠与磷酸二氢铵的摩尔比为(1:3:8)-(1:7:12)。

(二)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：

步骤1，将MIL-125(Ti)、磷酸二氢钠和磷酸二氢铵分别溶解在溶剂中，并将其混合，搅拌均匀，反应，得混合液，再蒸发掉所述混合液中的溶剂，得到白色固体粉末；

步骤2，将所述白色固体粉末在气氛炉中煅烧，得到黑色固体粉末，即得。

作为优选的，步骤1中，所述反应的温度为30-60℃，所述反应的时间为20-28h。

作为优选地，步骤2中，所述气氛炉中的保护气氛为氩气。

作为优选地，步骤2中，所述煅烧的温度为500-900℃，所述煅烧的时间为4-7h。

作为优选地，步骤2中，所述煅烧的过程中，升温速率和降温速率分别为2-3℃/min。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：