[发明专利]一种Ti0.51

说明书

本发明涉及一种Ti_0.51Ta_0.49O₂‑C纳米纤维负极材料的制备方法。首先将N,N‑二甲基甲酰胺、聚乙烯吡咯烷酮与乙酸混合均匀后加入钛酸丁酯和乙醇钽，搅拌至完全溶解得到淡黄色透明的静电纺丝前驱体溶液，转移至静电纺丝医用注射器中，开始在静电纺丝装置上纺丝，纺丝得到的纳米纤维用锡箔接收。之后将载有纳米纤维的锡箔基板先进行真空干燥，然后用刚玉方舟收集纳米纤维进行碳化处理，得Ti_0.51O_0.49O₂‑C纳米纤维负极材料。本发明所得Ti_0.51O_0.49O₂‑C纳米纤维直径比较均匀，约为100～250nm，具有优异的电化学性能。

技术领域

本发明涉及钾离子电池负极材料，具体涉及一种Ti_0.51Ta_0.49O₂-C纳米纤维负极材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池发展迅速，其本身是一种绿色环保、重量轻、容量大、无记忆效应的优秀的储能材料，目前在全球各个领域都有了广泛应用。但是锂离子的全球储存量仅能够支持人们使用至2030年，未来的发展离不开新离子电池的开发。钾离子电池自2018年起走进人们的视野，与锂离子相接近的斯托克斯半径和标准还原电位使得人们对其有更火热的研究。

作为新型电池负极材料之一，二氧化钛结构的多样性在锂离子电池领域被广泛研究。二氧化钛超高的结构稳定性、较高的放电平台、较丰富的地球储存量，使得二氧化钛使用更安全、值得商业化应用。Ti_0.51Ta_0.49O₂作为二氧化钛衍生物，目前的报道较少，我们猜测其可能是结合了二氧化钛结构稳定的特点和五氧化二钽较好的导电性，可能具有很好的电化学性能。

近年来，静电纺丝技术由于设备简单、制备过程易控引起了科研人员的广泛关注，被认为是制备纳米纤维最简单有效的方法之一。静电纺丝制备复合材料非常便捷，例如掺杂、功能化等，且材料的比表面积较高，具有孔径分布。正是由于这些独特的优势，静电纺丝技术可以在能源、环境、生物医学等很多领域得到应用。因此，如果将静电纺丝技术引入Ti_0.51Ta_0.49O₂纳米纤维的制备中，则具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种简易的静电纺丝法制备Ti_0.51Ta_0.49O₂纳米纤维的方法。

本发明的技术方案为：

一种Ti_0.51Ta_0.49O₂-C纳米纤维负极材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将N,N-二甲基甲酰胺、聚乙烯吡咯烷酮与乙酸混合均匀，得到混合溶剂，再加入钛酸丁酯和乙醇钽，然后磁力搅拌至完全溶解后得到淡黄色透明的静电纺丝前驱体溶液；

(2)将步骤(1)所得前驱体溶液转移至静电纺丝用医用注射器中，开始在静电纺丝装置上纺丝，纺丝得到的纳米纤维用锡箔接收；

(3)对步骤(2)所得的载有纳米纤维的基板锡箔先进行干燥，然后进行碳化处理，得到产物Ti_0.51Ta_0.49O₂-C纳米纤维负极材料。

进一步地，步骤(1)中的混合溶剂中，N,N-二甲基甲酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、乙酸的质量比为3～4：0.35～0.4：0.5～1；所得Ti_0.51Ta_0.49O₂-C纳米纤维中的碳质量占比为 33％～46％。

进一步地，步骤(1)中的聚乙烯吡咯烷酮平均分子量是1300000。