[发明专利]氮、氟共掺杂二氧化钛/碳微米球材料及其制备方法与在钠离子电池中的应用

权利要求书

1.氮、氟共掺杂二氧化钛/碳微米球材料，用作钠离子电池负极材料，该材料结构为二氧化钛球表面包覆碳层，氮、氟共掺杂在二氧化钛和碳层中，整体为直径3-8微米的多孔微球，微球表面及内部均为多孔结构，其中，二氧化钛为锐钛矿相二氧化钛，材料的振实密度为1.5～1.6g﹒cm^-3；

氮、氟共掺杂二氧化钛/碳微米球材料的制备方法，包括步骤如下：

（1）将钛源分散于溶剂中，加入表面活性剂溶液进行水热反应；钛源为钛酸四丁酯，所述溶剂为甘油，所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵；表面活性剂溶液浓度为10-15g﹒L^-1，通过加入四甲基氢氧化铵调节pH值至12；表面活性剂溶液与溶剂的体积比为（1-2）：（1-2）；钛源与溶剂的体积比为（1-2）：（20-40）；

（2）步骤（1）的反应产物离心后依次水洗、乙醇洗，然后真空干燥，获得钛源前驱体；

（3）将钛源前驱体与氮源、氟源置于管式炉中，所述氮源、氟源由氟化铵提供，钛源前驱体与氟化铵的质量比为1：（8-20），在惰性气氛下进行高温煅烧，得到负极材料。

2.根据权利要求1所述的氮、氟共掺杂二氧化钛/碳微米球材料，其特征在于，步骤（1）中，水热反应温度为180-200℃；所述水热反应时间为10-14小时；步骤（2）中所述真空干燥温度为50-70℃，干燥时间为10-14小时。

3.根据权利要求1所述的氮、氟共掺杂二氧化钛/碳微米球材料，其特征在于，步骤（3）中所述煅烧温度为300-500℃，煅烧时间为1-4小时；所述惰性气氛为氩气。

4.一种钠离子电池，包括正极片、负极片、隔膜、电解液及外壳，负极片包括权利要求1所述的氮、氟共掺杂二氧化钛/碳微米球材料，钠片作为对电极。

5.根据权利要求4所述的钠离子电池，其特征在于，负极片是按如下方法制备得到：将活性物质NF-TiO₂/C、导电剂、粘结剂按质量比7:2:1的比例混合，加入水，磨成浆料后涂覆于铜箔上，涂覆后于60℃下真空干燥，干燥后滚压，切割成极片，单位面积上活性材料的质量为1.0~1.2 mg﹒cm^-2；所述的电解液为NaPF₆溶于乙二醇二甲醚，NaPF₆的浓度为1mol/L；隔膜材料为Whatman GF/F玻璃微纤维。