[发明专利]负极材料及制作方法、负极及锂离子全电池及制作方法

说明书

本发明属于电池材料技术领域，具体涉及一种负极材料，还涉及该负极材料的制作方法，以及负极、锂离子全电池及该全电池的制作方法。本发明所提供的负极材料，是包含Na₂Ti₃O₇纳米管材料，该纳米管材料的合成方法是，将TiO₂纳米粉与碱溶液混合后在高压下加热反应，然后水洗反应后的沉淀，干燥，300‑500℃下退火。本发明所提供的负极材料的合成原料来源广泛易得，成本低廉，并且具有超大的充放电倍率性能，其可逆放电容量达到350 mAh/g，其所组合的锂离子全电池具有电池级别的能量密度以及类似于电容器的功率密度。

技术领域

本发明属于电池的材料领域，具体涉及一种负极材料，还涉及该负极材料的制作方法，以及负极、锂离子全电池及该全电池的制作方法。

背景技术

由于锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、安全性能好等优点，自20世纪90年代问世以来，被广泛应用于各种便携式电子设备。但是，如果锂离子电池想应用于中型电动汽车或者作为其他的大型储能设备，仍需进一步改进。这种电化学改进可以通过调整锂离子电池的组分以及整个系统来实现。

负极材料是锂离子电池的关键部件，直接影响着锂离子电池的比容量。目前商业化的锂离子电池负极材料主要是石墨。但是石墨的离子扩散系数不高、电极表面易形成SEI膜、在充放电过程中会导致三维晶体结构的破坏，所以其倍率性能、循环稳定性都不高。

其他可做负极的材料，如锡基材料，过渡金属氧化物等，也存在反应电位低，体积变化大等问题，因此影响全电池的倍率性能、循环寿命。在这种情况下，具有高循环可逆性以及安全工作电位的钛基氧化物，尤其是“零应变”的Li₄Ti₅O₁₂可以作为很有前景的锂离子电池负极材料。然而，与石墨做负极相比，Li₄Ti₅O₁₂的使用成本较高。

201510957379.X公布的将钛酸钠用做钠离子电池负极材料，使用成本低，为钛酸钠开创了一个新的应用方向，但是目前钠离子电池还处于初期研究阶段，并且其储钠容量最高只达到172mAh/g，同时缺乏匹配的高性能钠离子电池正极材料，限制了其实用性。因此，有必要开发一种具有更具实用性、安全性、电化学稳定性以及高容量的其他钛酸钠材料做锂离子电池的负极。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种比目前常用的锂离子电池的负极材料倍率性能、循环稳定性都较好的且可逆充电电容更高的Na₂Ti₃O₇纳米管材料作负极；

并且还提供了以上述的Na₂Ti₃O₇纳米管材料作负极所制作的全电池；

本发明所要保护的负极材料，是包含Na₂Ti₃O₇纳米管材料。

本发明人通过多次反复发现，最重大的一项创新是，将Na₂Ti₃O₇纳米管材料应用在负极材料，该负极材料获得了非常好的倍率性能，以及优良的循环稳定性和更高的可逆充电电容。

Na₂Ti₃O₇纳米管材料的合成方法为，将TiO₂纳米粉与碱溶液混合后在高压下加热反应，然后水洗反应后的沉淀，干燥，300-500℃下退火。

优选的，Na₂Ti₃O₇纳米管材料的合成方法为：