[发明专利]一种Na2

说明书

本发明涉及一种Na₂Ti₃O₇‑C纳米纤维的制备方法。该制备方法基于水热反应，先将静电纺丝得到的TiO₂/C纳米纤维前驱体在马弗炉中100～200℃预烧1～2h，再在管式炉中氩/氢气氛下550～700℃煅烧3～6h得到锐钛矿型TiO₂/C纳米纤维，然后向其加入氢氧化钠溶液在高压反应釜中进行水热反应，得到Na₂Ti₃O₇‑C纳米纤维前驱体，然后再在管式炉中氩气气氛下煅烧得到黑色Na₂Ti₃O₇‑C纳米纤维。本发明制备的Na₂Ti₃O₇‑C纳米纤维直径均匀，约为150～200nm，其作为钠离子电池负极材料具有优异的电化学性能。本发明的方法具有操作简单、条件温和、工艺简易、制备周期较短等优点。

技术领域

本发明涉及化学电源材料制备技术领域，特别涉及一种Na₂Ti₃O₇-C纳米纤维的制备方法，可用作钠离子电池负极材料。

背景技术

在人类社会的发展史中，能源始终是推进其前进的动力。在当今社会工业飞速发展的同时，也导致了社会对能源的依赖度逐步增高。随着煤炭、石油、天然气等传统的化石能源逐渐枯竭，且在使用过程中会产生大量对环境不利的有害物质，严重的威胁着人类的健康和生命安全，因此新能源的开发迫在眉睫。在众多现有储能器件中，锂离子电池具有电压高、容量高、循环寿命长、自放电小且工作温度较为宽等一系列优点进而被广泛应用，这也导致了全球范围内对锂的需求大大增加，而锂元素储量有限(在地壳中锂资源只有0.002％)，且分布不均，这制约着锂离子电池的大规模研发。和锂资源对比，钠在全球的储量更为丰富(约占2.64％)，更为重要的是，钠元素和锂元素同处于一个主族，物理和化学性质较为相似。因此，发展钠离子电池，对于现代大规模储能应用电池来讲，是一个可行的且具有前景的战略方式。

钛基材料具有化学性质稳定、无毒、成本低廉、安全性高等优点，被广泛认为是最适合锂离子电池与钠离子电池的负极材料之一。其中，Na₂Ti₃O₇在钠离子电池中具有较低且安全的充放电平台(～0.3V vs Na⁺/Na)，在实际应用中既能保证电池具有较高的电压，又能阻止钠晶枝的生成，提高钠离子电池的安全性和实用价值，因而被广泛研究。但是纯的Na₂Ti₃O₇又具有如钛基材料的导电性差、比容量低等一些通病。目前对Na₂Ti₃O₇的研究主要是制备具有特殊形貌的纳米材料或与导电碳材料进行混合。

鉴于以上问题，本发明以一种简单的溶剂热法制备Na₂Ti₃O₇-C纳米纤维，且Na₂Ti₃O₇-C纳米纤维具有大的比表面积，大大提高了其电子导电性。

发明内容

针对Na₂Ti₃O₇导电性差、能量密度低的问题，本发明提供了一种Na₂Ti₃O₇-C 纳米纤维的制备方法。

本发明的技术方案为：

一种Na₂Ti₃O₇-C纳米纤维的制备方法，包括如下步骤：

(1)将静电纺丝得到的TiO₂/C纳米纤维前驱体先在马弗炉中100～200℃预烧1～2h，然后再在管式炉中氩/氢气氛下550～700℃煅烧3～6h；