[发明专利]一种Na2

说明书

本发明公开一种Na₂Ti_3‑xM_xO₇材料的制备方法与应用，包括：(1)按Na₂Ti_3‑xM_xO₇中各元素的摩尔比将钠源、钛源、M源、有机溶剂和分散剂混合并搅拌，得到混合物料，将混合物料洗涤，烘干，得到Na₂Ti_3‑xM_xO₇前驱体材料；(2)将Na₂Ti_3‑xM_xO₇前驱体材料分散于水中，加入有机添加剂并搅拌，然后干燥；(3)在惰性气氛下，将步骤(2)干燥后的材料煅烧，得到Na₂Ti_3‑xM_xO₇材料。应用：将上述方法制得的材料用作钠离子电池的负极材料。本发明的制备方法简单，将Na₂Ti_3‑xM_xO₇材料用作钠离子电池的负极材料组装钠离子电池，其比容量和循环性能好，容量保持率高。

技术领域

本发明涉及电池电极材料制备技术领域，具体涉及一种 Na₂Ti_3-xM_xO₇材料的制备方法与应用。

背景技术

不断增长的能量存储要求促进了锂离子电池在便携式电子设备中的成功，并且它们也正在开发用于电动汽车和智能电网。然而，由于锂的自然丰度有限，对锂电池的需求推动了锂价格的上涨。由于 Na资源的广泛分布，近年来将Na离子电池作为下一代大型能量存储系统的候选者得到了越来越多的认可。由于钠源丰富，易于回收且价格较低，因此，用钠离子电池代替锂离子电池具有吸引力。尽管Na 离子电池的能量密度比Li离子电池的能量密度低，但在室温下运行的Na离子电池可适用于特定的体积和重量能量密度要求，即低成本和可持续的化学替代品。具有良好性能的可充电钠离子电池具有使用较低分解电位的电解质系统的优势，这是因为与锂相比，钠的半反应电位较高。如果能够实现室温Na离子电池的应用，它将在确保可持续性的同时，大幅降低锂离子技术的成本。作为SIB的重要组成部分，已经提出了多种负极材料，例如碳材料，沥青基碳纤维，NiCo₂O₄，V₂O₅， Sb₂O₄，SnO₂，TiO₂纳米管等材料。但是，由于电化学性能仍存在比容量低，大电流下容量快速衰减等问题，无法满足实际应用的要求。

迄今为止，Na₂Ti₃O₇(NTO)由于具有高理论比容量和低电压而被广泛用作负极材料。然而，由于这种材料的结构和性能趋于在一定程度上发生变化。在钠离子的插入和提取过程中，表面的副反应和体积变化的畸变，导致循环性能差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种简单、成本低的Na₂Ti_3-xM_xO₇材料的制备方法，并将所制备的Na₂Ti_3-xM_xO₇材料用作钠离子电池的负极材料组装钠离子电池，表现出较高的比容量和循环性能，容量保持率高。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种Na₂Ti_3-xM_xO₇材料的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：