[发明专利]一种介孔钛酸钠/碳复合电极材料及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种介孔钛酸钠/碳复合电极材料，其特征在于，介孔孔径为3-5nm，比表面积为100-600m²/g，包括纯相钛酸钠以及包覆的碳。

2.根据权利要求1所述的介孔钛酸钠/碳复合电极材料，其特征在于，所述的纯相钛酸钠包括Na_0.23TiO₂、Na₄Ti₅O₁₂、Na₄Ti₃O₈、Na₈Ti₅O₁₄。

3.根据权利要求1所述的介孔钛酸钠/碳复合电极材料，其特征在于，所述的复合电极材料中，碳的总质量为复合电极材料质量的5％-20％。

4.一种如权利要求1～3任一项所述的介孔钛酸钠/碳复合电极材料的制备方法，其特征在于，以表面活性剂为模板，在溶剂中加入络合剂、钛源和钠源，混合干燥后煅烧处理，得到所述的介孔钛酸钠/碳复合电极材料。

5.根据权利要求4所述的介孔钛酸钠/碳复合电极材料的制备方法，其特征在于，将表面活性剂溶于溶剂中，搅拌后加入络合剂和钛源，后加入钠源，搅拌溶解后干燥溶剂，收集黑色固体，得到复合物前驱体，将该前驱体置于惰性气氛中煅烧，得到所述的介孔钛酸钠/碳复合电极材料。

6.根据权利要求4所述的介孔钛酸钠/碳复合电极材料的制备方法，其特征在于，所述的表面活性剂为聚环氧乙烷-聚环氧丙烷、聚环氧乙烷-聚环氧丁烷、聚环氧乙烷-聚苯乙烯或聚环氧乙烷-聚甲基丙烯酸甲酯二嵌段共聚物、聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物、聚环氧丙烷-聚环氧乙烷-聚环氧丙烷三嵌段共聚物中的一种或几种；

所述的溶剂为水、甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇中的一种或几种；

所述的络合剂为柠檬酸、乙二胺四乙酸、酚醛树脂、乙酰丙酮中的一种或几种；

所述的钛源为硫酸钛、叔丁醇钛、甲氧基钛、四氯化钛、钛酸四丁酯、钛酸异丙酯、钛酸四乙酯或乙酰丙酮钛中的一种或几种；

所述的钠源为乙酸钠、柠檬酸钠、硫酸钠、碳酸钠、丙酸钠、丁酸钠中的一种或几种。

7.根据权利要求4所述的介孔钛酸钠/碳复合电极材料的制备方法，其特征在于，所述的钛源和钠源的摩尔比为(3-5):(1-2)；所述煅烧过程为以1-5℃/min的升温速率升温到500-800℃，恒温0.5-3h。

8.一种如权利要求1～3任一项所述的介孔钛酸钠/碳复合电极材料的应用，其特征在于，将所述的复合电极材料用于制备钠离子电池或钠电池。

9.根据权利要求8所述的介孔钛酸钠/碳复合电极材料的应用，其特征在于，所述的钠离子电池和钠电池包括正极片、负极片、电解液、隔膜以及外壳，隔膜为玻璃纤维隔膜、聚乙烯、聚丙烯微孔膜、或它们的复合隔膜，电解液为可溶性钠盐有机溶液；钠电池中，所述的介孔钛酸钠/碳复合电极材料为正极，金属钠作为钠电池负极；钠离子电池中，所述的介孔钛酸钠/碳复合电极材料为负极，可嵌/脱钠离子活性材料作为钠离子电池正极。

10.根据权利要求9所述的介孔钛酸钠/碳复合电极材料的应用，其特征在于，所述的可溶性钠盐有机溶液为钠盐溶于有机溶剂中得到，钠盐为六氟磷酸钠、高氯酸钠、三氟甲基磺酸钠的一种或几种，有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、二甘醇二甲醚、乙二醇二甲醚和三甘醇二甲醚中的一种或几种。