[发明专利]一种Ba0.5

说明书

本发明涉及一种Basubgt;0.5/subgt;Tisubgt;2/subgt;(POsubgt;4/subgt;)subgt;3/subgt;/C纳米球负极材料的制备方法。首先将钛酸四正丁酯加入乙醇、丙酮和去离子水的混合溶剂中，得到白色悬浮液，然后将八水合氢氧化钡和磷酸二氢铵溶解到上述悬浮液中，最后加入蔗糖和尿素搅拌溶解，密封入聚四氟乙烯内衬的钢釜中，置于鼓风干燥箱中进行水热反应，得到的前驱体材料在管式炉中氩气氛围下煅烧，最终得到Basubgt;0.5/subgt;Tisubgt;2/subgt;(POsubgt;4/subgt;)subgt;3/subgt;/C纳米球负极材料。本发明所得Basubgt;0.5/subgt;Tisubgt;2/subgt;(POsubgt;4/subgt;)subgt;3/subgt;/C纳米球直径比较均匀，约为200～280nm，原位包覆的碳和纳米结构使得其在钾离子电池中具有优异的电化学性能。本发明具有工艺简单、条件温和、制备周期短等优点。

技术领域

本发明涉及钾离子电池负极材料，具体涉及一种Ba_0.5Ti₂(PO₄)₃/C纳米球负极材料的制备方法。

背景技术

在人们对环境污染和化石能源危机日益关注的推动下，新型电化学储能装置的开发得到了广泛的关注。锂离子电池已经被广泛应用于便携式电子设备、电动汽车等领域，但是由于锂资源的分布不均和储量有限，迫使人们寻求新的储能方式。钾元素在地球上储量丰富、成本低廉，钾离子电池与锂离子电池的工作原理相似，且钾与锂的斯托克斯半径和标准还原电位均较接近，使得钾离子电池受到越来越多的关注。

NASICON型材料，由于其开放的三维框架、超高的结构稳定性和快的离子传输，在二次电池领域被广泛研究。磷酸钛钾作为NASICON型负极材料的典型代表，大的钾离子可以在其中快速传输，已经被广泛应用于钾离子电池。但其导电性差、理论比容量低的致命缺陷往往导致糟糕的倍率性能、放电/充电容量低等问题。与碳包覆是最简单有效的提升导电性的策略。此外，纳米化的材料有利于提高比表面积，缩短离子传输路径，提升离子/电子传输速率，从而提升储钾性能。当二价金属离子替代一价金属离子时，在结构中留下更多空位以存储钾离子，从而提升电池容量。

基于此，本发明以一种简单的水热方法制备了原位碳包覆的磷酸钛钡纳米球，原位包覆的碳层和纳米级的尺寸确保了Ba_0.5Ti₂(PO₄)₃/C纳米球负极材料具有较好的储钾性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种简易的水热法制备Ba_0.5Ti₂(PO₄)₃/C纳米球的方法。

本发明的技术方案为：

一种Ba_0.5Ti₂(PO₄)₃/C纳米球负极材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将乙醇、丙酮和去离子水混合均匀得到混合溶剂，再加入钛酸四正丁酯，然后磁力搅拌至完全水解后得到白色的悬浮液；

(2)向步骤(1)所得悬浮液中加入八水合氢氧化钡、磷酸二氢铵、蔗糖和尿素，搅拌溶解后密封入聚四氟乙烯内衬的钢釜中，置于鼓风干燥箱中进行水热反应；

(3)对步骤(2)所得材料用去离子水和乙醇交替洗涤，干燥后得到前驱体材料；

(4)将步骤(3)所得的前驱体材料转移至瓷方舟中，再放入管式炉中在氩气氛围下煅烧，即得到Ba_0.5Ti₂(PO₄)₃/C纳米球负极材料。

进一步地，步骤(1)中的混合溶剂中，乙醇、丙酮、去离子水的体积比为1～3：1～2：4～6。