[发明专利]钠离子电池钛基负极活性材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种钠离子电池的钛基负极活性材料，其特征在于，所述钛基负极活性材料的化学通式为:Na_xLi _yMg_zTi_1-y-z0_2-δ；其中，0.5≤x≤0.67，0.02≤y≤0.25，0.1≤z≤0.35，0≤δ≤0.05；所述钛基负极活性材料为P2纯相或者主相为P2相的物质，空间群为P63/mmc。

2.根据权利要求1所述的钛基负极活性材料，其特征在于，所述钛基负极活性材料还具有包覆层；

所述包覆层包括：碳层、氮掺杂的碳、金属层、氮化物层、氧化物层和高分子聚合物层中的一种或多种；每种包覆层的厚度各自独立地为1-15nm。

3.根据权利要求1所述的钛基负极活性材料，其特征在于，所述钛基负极活性材料的化学通式中，0.6≤x≤0.67，0.05≤y≤1/6，0.1≤z≤0.35，0≤δ≤0.02。

4.一种如上述权利要求1-3任一所述的钛基负极活性材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法为固相法，包括：

将所需钠的化学计量100wt％-110wt％的碳酸钠、所需锂的化学计量100wt％-105wt％的锂源、所需化学计量钛的氧化物和Mg的氧化物、氢氧化物或硝酸盐按比例混合，加入无水乙醇研磨均匀后得到前驱体粉末；所述锂源包括碳酸锂、氢氧化锂和草酸锂中的一种或多种；

将所得前驱体粉末压片置于坩埚内于800-1000℃下处理10-24小时，降到室温后研磨即得所述钛基负极活性材料。

5.一种如上述权利要求1-3任一所述的钛基负极活性材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法为喷雾干燥法，包括：

按照所需化学计量比称取适量的钠盐、锂盐、含Mg离子的硝酸盐、乙酸盐或有机物和柠檬酸，溶于去离子水中形成第一溶液，然后将钛酸四丁酯溶于无水乙醇形成第二溶液，在搅拌过程中将所述第一溶液加入所述第二溶液，混合均匀形成浆料；

将所得浆料注入喷雾干燥器内进行喷雾干燥，得到前驱体；

将所得前驱体置于坩埚中，先于250-500℃预处理1-5小时，再将预处理得到的粉末研磨后，压片置于坩埚中在800-1000℃下处理10-20小时，研磨后即得所述钛基负极活性材料。

6.一种如上述权利要求1-3任一所述的钛基负极活性材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法为溶胶-凝胶法，包括：

按照所需化学计量比称取钠离子、锂离子、镁离子的可溶性盐和适量柠檬酸溶于去离子水中形成第一溶液，然后将钛酸四丁酯溶于无水乙醇形成第二溶液，在搅拌过程中将所述第一溶液加入所述第二溶液，混合均匀形成浆料；

将所得浆料在油浴锅内加热蒸干形成干凝胶；

将所得干凝胶置于坩埚中，先于250-500℃预处理1-5小时，再将预处理得到的粉末研磨后，压片置于坩埚中在800-1000℃下处理10-20小时，研磨后即得所述钛基负极活性材料。

7.一种钠离子二次电池的电极材料，其特征在于，所述电极材料包括：导电添加剂、粘结剂和上述权利要求1-3任一所述的钛基负极活性材料。

8.根据权利要求7所述的钠离子二次电池的电极材料，其特征在于，所述导电添加剂包括：碳黑、乙炔黑、石墨粉、碳纳米管、石墨烯、氮掺杂碳中的一种或几种；

所述粘结剂包括聚偏二氟乙烯PVDF、海藻酸钠、梭甲基纤维素钠CMC、丁苯橡胶SBR中的一种或几种。

9.一种钠离子二次电池的负极极片，其特征在于，所述负极极片包括如上述权利要求7所述的电极材料。

10.一种包括上述权利要求9所述的负极极片的钠离子二次电池。