[发明专利]一种K1.28

说明书

本发明属于电池负极材料技术领域，具体公开了K_1.28Ti₈O₁₆活性负极材料、K_1.28Ti₈O₁₆@C纳米纤维钠离子电池负极材料的制备方法及应用。本发明通过各原料的配合、利用静电纺丝技术，配合预碳化和退火工艺的联合控制，可以获得所述的全新的材料。本发明的电池负极材料的优点在于碳纤维与K_1.28Ti₈O₁₆复合组成的纳米一维骨架具有良好的结构稳定性，从而使材料的循环性能得以提高；同时促进了电极中的电子电导，缩短钠离子的扩散距离，减缓电池在充放电过程中的体积膨胀，提高钠离子电池的安全性。本发明的制备工艺简单，易于规模化生产，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及钠离子电池电极材料领域，具体涉及一种K_1.28Ti₈O₁₆@C纳米纤维钠离子电池负极材料的制备方法及应用。

背景技术

能源和环境问题是当今人类社会面临的两大挑战，不可再生能源的枯竭及日益严重的环境污染迫使人们去研究发现更为清洁可再生的能源技术。钠离子电池具有成本低、原料丰富、环境友好等优点，被认为是有望取代锂离子电池的二次储能技术。

钠离子电池和锂离子电池虽表面上看仅仅是嵌入离子的不同，但钠离子比锂离子要大55％左右，其嵌入和扩散难度较锂离子成倍增加，且嵌入后材料的结构变化会更大。相比于锂离子电池领域，钠离子电池领域还有很多技术难题需要克服，其技术成熟度严重滞后于锂离子电池。

近年来，钠离子电池的发展和突破主要集中在正极材料方面，对于负极材料的研究较为有限。在许多钠离子电池负极材料中，K₂Ti₆O₁₃具有层间距较大、工作电压较低、化学性质稳定、环境友好等优点，引起了人们的广泛关注和研究。但是K₂Ti₆O₁₃导电性较差，充放电循环过程中容易发生团聚和结构坍塌导致容量衰减，循环寿命短和倍率性能差等问题阻碍了其进一步应用。

发明内容

针对现有钠离子电池负极活性材料匮乏，电化学性能特别是大电流下的长循环稳定性有待改善等不足，本发明的第一目的在于，提供一种全新的K_1.28Ti₈O₁₆化合物(本发明也称为K_1.28Ti₈O₁₆负极活性材料)。

本发明第二目的在于，提供一种K_1.28Ti₈O₁₆@C纳米纤维复合活性材料，旨在提供一种具有良好钠电电化学性能的全新材料。

本发明第三目的在于，提供一种所述的K_1.28Ti₈O₁₆@C纳米纤维复合活性材料的制备方法，旨在获得一种具有特殊形貌、高物相纯度的K_1.28Ti₈O₁₆@C纳米纤维复合活性材料。

本发明第四目的在于，提供所述的K_1.28Ti₈O₁₆@C纳米纤维复合活性材料在钠离子电池中的应用。

本发明第五目的在于，提供一种包含所述复合活性材料的钠离子电池负极材料、负极以及钠离子电池。

一种K_1.28Ti₈O₁₆化合物。

本发明提供了一种全新的K_1.28Ti₈O₁₆化合物，其具有优异的晶相稳定性。本发明研究发现，将其用作钠离子电池负极活性材料，可以表现优异的长循环稳定性。