[发明专利]一种NaTi2

说明书

本发明涉及钠离子电池负极材料技术领域，且公开了一种NaTi₂(PO₄)₃‑多孔碳纳米纤维钠离子电池负极材料，包括以下配方原料及组分：乙酰丙酮钛、十六烷基三甲基溴化铵、CH₃COONa、NH₄H₂PO₄、ZIF‑8负载CNTs、聚丙烯腈。该一种NaTi₂(PO4)₃‑多孔碳纳米纤维钠离子电池负极材料，乙酰丙酮钛为有机钛源，制备得到纳米形貌的NaTi₂(PO₄)₃，均匀地生长在ZIF‑8的孔隙和介孔结构中，避免了纳米NaTi₂(PO₄)₃的团聚和堆积，有利于钠离子的脱出和嵌入过程，静电纺丝法和热裂解法形成NaTi₂(PO₄)₃‑碳纳米纤维材料，碳纳米纤维产生大量的孔道和孔隙结构，为NaTi₂(PO4)₃体积膨胀提供了弹性缓冲，降低了机械应力，改善了电极材料的电化学稳定性和钠离子电池的倍率性能，氮掺碳纳米纤维具有良好的导电性能。

技术领域

本发明涉及钠离子电池负极材料技术领域，具体为一种NaTi₂(PO₄)₃-多孔碳纳米纤维钠离子电池负极材料及其制法。

背景技术

钠离子电池是一种二次充电电池，与锂离子电池工作原理相似，主要依靠钠离子在正极和负极之间移动来工作，在充放电过程中，钠离子在两个电极之间往返嵌入和脱出，充电时钠离子从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富钠状态；放电时钠离子从负极脱嵌，经过电解质嵌入正极，着正极处于富钠状态，与锂离子电池相比，钠离子电池中的钠盐原材料储量丰富，价格低廉，并且钠离子电池可使用低浓度的电解液，以此来降低成本，钠离子与铝很难形成合金，因此负极可采用便宜易得的铝箔作为集流体，同时钠离子电池无过放电特性，允许钠离子电池放电到零伏，使钠离子电池成为锂离子的也最良好的替代品。

过渡金属磷酸盐类如NaTi₂(PO4)₃具有开放性三维网络结构，具有良好的离子传导率，可以为钠离子提供快速的传输通道，并且电位较低，是一种极具发展潜力的钠离子电池负极材料，但是NaTi₂(PO4)₃的导电性能很差，抑制了电子的传输和扩散，不利于电极氧化还原反应的进行，并且由于钠离子半径比锂离子大很多，充放电过程中，钠离子在负极材料不断地脱出和嵌入，会导致电极材料的基体发生体积膨胀，影响电极材料的电化学稳定性能，从而降低了钠离子电池的倍率性能和电化学循环稳定性。

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种NaTi₂(PO4)₃-多孔碳纳米纤维钠离子电池负极材料及其制法，解决了NaTi₂(PO4)₃电极材料的导电性能很差的问题，同时解决了钠离子在NaTi₂(PO4)₃电极材料中脱出和嵌入，会引起电极材料体积膨胀的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种NaTi₂(PO₄)₃-多孔碳纳米纤维钠离子电池负极材料，包括以下按重量份数计的配方原料及组分，其特征在于：22-26份乙酰丙酮钛、6-11份十六烷基三甲基溴化铵、6-9份 CH₃COONa、8-13份NH₄H₂PO₄、4-6份ZIF-8负载CNTs、34-55份聚丙烯腈。