[发明专利]一种碳包覆磷酸钛钠材料的制备方法

说明书

本申请实施例提供一种碳包覆磷酸钛钠材料的制备方法，属于储能材料制造领域。碳包覆磷酸钛钠材料的制备方法包括以下步骤：将含有钛源、磷钠源以及碳源的混合溶液进行热处理，得到碳包覆磷酸钛钠前驱体；将碳包覆磷酸钛钠前驱体加热碳化，得到碳包覆磷酸钛钠，该制备方法能够在一定程度上提高碳包覆磷酸钛钠制备方法的可控性，同时，还能降低制备成本。

技术领域

本申请涉及储能材料制备领域，具体而言，涉及一种碳包覆磷酸钛钠材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池具有极好的能量密度以及优秀的循环性能，广泛应用于便携式储能设备中。然而，由于锂离子电池在具体应用过程中，存在自燃、漏液以及爆炸等安全问题，导致锂离子电池的推广应用受到影响，基于此，成本更低、安全性能更高的水系离子电池受到广泛关注。

磷酸钛钠(NaTi₂(PO₄)₃)是一种快离子导体材料，可用作钛磷酸盐类钠离子电池负极材料，具有成本低、安全性高、结构稳定性好、电压平台合适和能量密度高等优点，被认为是水系钠离子电池理想的负极材料之一。但磷酸钛钠由于其低导电性和低循环性能的缺点，严重限制约该材料的广泛应用。

目前，通过碳包覆改善磷酸钛钠的电化学性能是一种常用的方式。但是，目前碳包覆磷酸钛钠的制备方法存在可控性低以及成本高等问题。

发明内容

本申请的目的在于提供一种碳包覆磷酸钛钠材料的制备方法，能够在一定程度上提高碳包覆磷酸钛钠制备方法的可控性，同时，还能降低制备成本。

本申请的实施例是这样实现的：

本申请实施例提供一种碳包覆磷酸钛钠材料的制备方法，包括以下步骤：

将含有钛源、磷钠源以及碳源的混合溶液进行热处理，得到碳包覆磷酸钛钠前驱体；

将碳包覆磷酸钛钠前驱体加热碳化，得到碳包覆磷酸钛钠。

上述技术方案中，碳包覆磷酸钛钠的制备原料包括钛源、磷钠源以及碳源，其中，磷钠源同时包括磷酸根离子和钠离子(即能够同时提供磷源和钠源)，相较于分别提供磷源和钠源的情况，能够简化制备原料的组成，从而提高碳包覆磷酸钛钠制备方法的可控性，进而保证制得的碳包覆磷酸钛钠的电学性能；同时，相较于使用种类更多的反应原料，还能降低制备成本。

在一些可选的实施方案中，混合溶液通过以下步骤制得：先配制含有钛源和磷钠源的中间混合溶液，再以中间混合溶液为原料配制混合溶液。

上述技术方案中，混合溶液的配置过程中，先配制含有钛源和磷钠源的中间混合溶液，再以中间混合溶液为原料配制混合溶液，这种分阶段进行原料混合的方式，相较于将所有反应原料统一进行混合的方式，能够保证各个原料组分在混合溶液中均匀分散，从而保证生成的碳包覆磷酸钛钠前驱体的质量。

此外，先将钛源溶液与磷钠源溶液混合，Ti⁴⁺、Na⁺、PO₄^3-将结合形成NaTi₂(PO₄)₃前驱体微粒分散在溶液中，在此情况下加入碳源溶液，有利于在NaTi₂(PO₄)₃前驱体微粒表面形成包覆层，进而碳化后得到碳包覆磷酸钛钠材料；若是先将碳源溶液与钛源溶液混合或先将碳源溶液与磷钠源溶液混合，则可能阻碍Ti⁴⁺与Na⁺和PO₄^3-的结合，从而较难形成目标产物碳包覆磷酸钛钠材料。

在一些可选的实施方案中，在先配制含有钛源和磷钠源的中间混合溶液的过程中，先配置含有钛源的第一混合溶液和含有磷钠源的第二混合溶液，然后再将第一混合溶液和第二混合溶液混合，得到中间混合溶液；

和/或，