[发明专利]一种多孔无定形二氧化钛基钠离子电池及其制备方法

说明书

本发明属于一种电池材料技术领域，具体涉及一种多孔无定形二氧化钛基钠离子电池。本发明采用水热法，首先将1‑4g硫酸氧钛与20‑25ml乙醇混合搅拌后倒入装有40‑45ml浓度为10‑15 M的NaOH反应釜中，最后加入1‑2g的NaHCO₃，在150‑180℃的环境下反应1‑3天后，再经离心洗涤样品并收集得到白色的多孔无定形TiO₂，然后在进行钠离子电池的组装。本发明制得的钠离子电池具有较高的比容量、优异的倍率充放电性能和良好的循环稳定性，制备工艺简单，具有很好的应用前景。

技术领域

本发明属于一种电池材料技术领域，具体涉及一种多孔无定形二氧化钛基钠离子电池及其制备方法。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高、功率密度高、循环寿命长和毒性小等诸多的优点，广泛应用于手机、笔记本电脑等电子设备。钠与锂属于同一主族，具有相似的理化性质，且电池的充放电原理基本一致。与锂离子电池相比，钠离子电池具有以下特点：钠资源丰富，约占地壳元素储量的2.64%，而且价格低廉，分布广泛。从钠离子电池的充放电原理可得知，钠离子电池因缺乏合适的电极材料而制约其应用，开发性能优异的钠离子电池正负极材料是当前该领域的研究重点和热点。作为热门的负极材料二氧化钛具有高的工作电压及优异的结构稳定性，使得它作为钠离子电池负极材料具有优异的安全性能、循环和倍率性能。二氧化钛对环境友好，成本低廉、在钠离子嵌入/脱出的过程中结构稳定，在高能量储存中具有很大的发展潜力。但是TiO₂作为钠离子电池负极材料，存在电子导电性和钠离子扩散性不佳的缺点，为了弥补这两点不足，本发明首次提供了一种高性能多孔无定形TiO₂基钠离子电池负极材料的制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高性能多孔无定形TiO₂基钠离子电池负极材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

所述无定形多孔TiO₂基钠离子电池负极材料的制备，具体为：采用水热法，首先将1-4g硫酸氧钛与20-25ml乙醇混合搅拌后倒入装有40-45ml浓度为10-15 M的NaOH反应釜中，最后加入1-2g的NaHCO₃，在150-180℃的环境下反应1-3天后，再经离心洗涤样品并收集得到白色的多孔无定形TiO₂。

钠离子电池组装：按质量比计，无定形TiO₂：乙炔黑：阿拉伯树胶 =75-80：10-15：5-10，混合研磨均匀涂在1.2cm²的铜片上做工作电极，采用金属钠片做对电极，电解质是1MNaClO₄的EC+DEC(EC/DEC=1/1 V/V)溶液；电池组装在氩气保护下手套箱里进行（氧气和水分含量均低于1ppm）。

本发明的显著优点在于：利用廉价的无机钛源经过简单的水热和造孔方法就制备出了高度多孔的无定型TiO₂材料，这种材料同时具有微米棒状的形貌，使其在有利于电解液接触和储存的同时兼具高的振实密度，这对于材料在电池领域的实际应用是非常关键的。目前该材料的各项优异的性能指标表明其在储能领域良好的应用前景，绝大部分指标已达到实用化级别。

附图说明

图1为本发明制得的材料和样品进行400度煅烧后的XRD分析；

图2为多孔无定形TiO₂的扫描电镜分析图；

图3为多孔无定形TiO₂基钠离子电池的充放电曲线；

图4为多孔无定形TiO₂基钠离子电池的循环性能图。

具体实施方式

为进一步公开而不是限制本发明，以下结合实例对本发明作进一步的详细说明。