[发明专利]一种阳离子缺陷B相二氧化钛镁离子电极材料的合成方法

说明书

本发明属于镁离子电池技术领域，具体涉及一种阳离子缺陷Ti_0.91O₂（B）镁离子电极材料的合成方法。首先将TiOSO₄溶解在NaOH和H₂O的混合溶液中，将溶液搅拌，水浴加热；将沉淀物酸洗水洗至中性，然后干燥过夜收集得到H型钛酸盐前驱体；在空气中高温退火后得到最终的纳米线TiO₂（B）；将得到的前驱体至于石英管中，通20‑30 min氩气排除氧气，在氩气流下每秒2‑4个气泡，以2‑5℃min^‑1的升温速率升温到320‑380℃恒温1‑3个小时后让其自然降到室温，得到阳离子缺陷Ti_0.91O₂（B）。本发明材料显著改进了B相二氧化钛的储镁性能，Ti空位提供额外镁离子嵌入位点以获得更大的容量。

技术领域

本发明属于镁离子电池技术领域，具体涉及一种阳离子缺陷Ti_0.91O₂（B）镁离子电极材料的合成方法。

背景技术

多价离子电池技术如Mg，Ca和Al ，由于成本低，安全，高能量密度有希望为新能源提供新的能源存储系统及其在混合电动汽车（HEV）或电动车（EV）中的应用。其中，镁离子电池最显著的优势来自于使用Mg金属作为负极，除了其低成本外，还提供高体积容量（3833mAh cm^-3）并且在充电过程中无枝晶沉积。然而，镁离子电池的实际应用在不久的将来仍然不切实际，一个很大的瓶颈是缺乏合适的储镁电极材料。Mg²⁺离子的高电荷/半径比导致离子与主体之间的强相互作用，这对电极材料提出了更高的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种阳离子缺陷Ti_0.91O₂（B）镁离子电极材料的合成方法。

将其作为镁离子电池电极材料，发现显著改进了B相二氧化钛的储镁性能，Ti空位提供额外的镁离子嵌入位点以获得更大的容量。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

所述阳离子缺陷Ti_0.91O₂（B）材料的制备方法，具体包括以下步骤：

（1）先制备钛酸盐纳米线前驱体，首先将3-5 g TiOSO₄溶解在30-50 ml 15 MNaOH和18-30 ml H₂O的混合溶液中，将溶液搅拌5-10分钟后，将上述溶液转移到容量为100ml 的内衬中，并在130 -160℃下加热45-48个小时；

（2）将沉淀物用0.1 M HCl洗涤至酸洗，在用去离子水洗涤至中性，离心得到沉淀物，然后在60 ℃下干燥过夜收集得到H型钛酸盐前驱体；

（3）在空气中320-380℃高温退火1-3小时后得到最终的纳米线TiO₂（B）；

（4）将步骤（3）得到的前驱体至于石英管中，通20-30 min氩气排除氧气，以2-5℃min^-1的升温速率升温到320-380℃恒温1-3个小时后让其自然降到室温，得到阳离子缺陷Ti_0.91O₂（B）。

镁离子电池组装：按质量比Ti_0.91O₂（B）：乙炔黑：PTFE＝70-75:15-20:5-10搅拌混合通过碾压机压碾压成厚度为70-100 mm的电极膜，将此电极膜压在泡沫镍上作为工作电极，金属镁作为对电极，电解质是0.4 M 2PhMgCl–AlCl₃ (APC)/THF溶液。所有组装均在充满氩气的手套箱里进行（氧气和水分含量均低于1 ppm）。

本发明的显著优点在于：