[发明专利]钠离子电池负极材料钛酸钠分级结构及其制备方法

说明书

钠离子电池负极材料钛酸钠分级结构及其制备方法，涉及钠离子电池负极材料。钠离子电池负极材料钛酸钠分级结构由中心纤维和周围细小纤维组成，中心纤维的直径尺寸为100～600nm，长度为1～10μm，周围细小纤维的直径为5～100nm，长度为50～200nm。将氢氧化钠溶于水中，配制氢氧化钠溶液；将氢氧化钠溶液加入纤维状二氧化钛，然后超声分散，形成悬浊液；将悬浊液倒入反应釜中，放入烘箱中水热反应，得产物后离心分离出沉淀物，分别用乙醇和去离子水洗涤，沉淀物干燥，得钠离子电池负极材料钛酸钠分级结构。可制得尺寸可控的钛酸钠分级结构纤维，工艺简单、成本低廉、所得钛酸钠分级结构纤维具有优良的电化学性能。

技术领域

本发明涉及钠离子电池负极材料，尤其是涉及采用水热反应制备钠离子电池负极材料钛酸钠分级结构及其制备方法。

背景技术

钠离子电池因其金属含量多、价格低廉等诸多优点，成为未来替代锂离子电池在大量储能方向上的二次电池领域的研究与开发的热点之一(Shuya Wei,SnehashisChoudhury,Jun Xu,Pooja Nath,Zhengyuan Tu,and Lynden A.Archer.Highly stablesodium batteries enabled by functional ionic polymer membranes.AdvancedMaterials,2017,29,1605512-1605519.)。金属锂储量较低、寻找价格低廉并且含量丰富的金属作为离子电池材料的研究成为当下的研究热点。金属钠作为和锂同主族金属，其以低廉的价格和丰富的储存量成为目前一个重要的研究方向。目前钠离子电池的研究仍处于初级阶段，但是围绕着快速充放电方向上的研究在不断进行。

近年来，钛酸锂以其快速充放电性能成为锂离子电池研究的热点。钛酸钠与钛酸锂具有相类似的结构，在充放电过程中的体积应变基本为零，在钠离子电池中同样具有良好的快速充放电性能(Chunjin Wu,Weibo Hua,Zheng Zhang,Benhe Zhong,Zuguang Yang,Guilin Feng,Wei Xiang,Zhenguo Wu,Xiaodong Guo.Design and Synthesis of LayeredNa₂Ti₃O₇ and Tunnel Na₂Ti₆O₁₃Hybrid Structures with Enhanced ElectrochemicalBehavior for Sodium-Ion Batteries.Advanced Science 2018,1800519-1800526.)。同时，电极材料的容量与材料本身暴露在电解液中的比表面积有重要关系，因此合成出分级结构的钛酸钠成为了研究钠离子电池快速充放电领域的一个热点研究方向。

发明内容

本发明的目的是提供生产工艺简单、成本低、所制得的钛酸钠分级结构纤维具有优良电化学性能的一种钠离子电池负极材料钛酸钠分级结构及其制备方法。

所述钠离子电池负极材料钛酸钠分级结构由中心纤维和周围细小纤维组成，中心纤维的直径尺寸为100～600nm，长度为1～10μm，周围细小纤维的直径为5～100nm，长度为50～200nm。

所述钠离子电池负极材料钛酸钠分级结构的制备方法包括以下步骤：

1)将氢氧化钠溶于水中，配制氢氧化钠溶液；

在步骤1)中，所述氢氧化钠溶液的摩尔浓度可为0.5～20mol/L。

2)将步骤1)得到的氢氧化钠溶液加入纤维状二氧化钛，然后超声分散，形成悬浊液；