[發(fā)明專利]一種電極材料的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611020767.6
• 申請(qǐng)日: 2016-11-14
• 公開（公告）號(hào): CN106784773B
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓建濤;黃洋洋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M4/48
• 分類號(hào): H01M4/48;H01M10/054
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務(wù)所(普通合伙) 42224
• 代理人: 李佑宏

本發(fā)明公開了一種電極材料的制備方法，該制備方法包括以下步驟：(1)將包括鈦源原料、以及鈮源原料在內(nèi)的反應(yīng)原料混合均勻轉(zhuǎn)移至坩堝中，置于80℃～1200℃下進(jìn)行熱處理即得到鈮酸鈦前驅(qū)體；(2)將鈮酸鈦前驅(qū)體轉(zhuǎn)移至球磨罐中進(jìn)行高能球磨處理；經(jīng)高能球磨處理后，鈮酸鈦前驅(qū)體即處理得到用作負(fù)極的TiNb₂O₇材料。本發(fā)明通過對(duì)關(guān)鍵的TiNb₂O₇材料的表面處理工藝等進(jìn)行改進(jìn)，再配合上TiNb₂O₇材料前驅(qū)體的制備步驟控制TiNb₂O₇材料的粒徑，能夠有效解決現(xiàn)有鈉離子電池負(fù)極材料儲(chǔ)能效果差、或造價(jià)高的問題，使得該TiNb₂O₇材料非常適用于作為負(fù)極材料應(yīng)用于鈉離子電池。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電化學(xué)材料制備及能源技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種電極材料的制備方法，制備得到的用作負(fù)極的TiNb₂O₇材料（即鈮酸鈦材料）可作為電極材料（如負(fù)極材料）應(yīng)用于離子電池，尤其是二次鈉離子電池。

背景技術(shù)

伴隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，化石能源不斷枯竭、環(huán)境問題日益突出、溫室效應(yīng)日益顯著，新能源開發(fā)、環(huán)境保護(hù)、節(jié)能減排等技術(shù)的開發(fā)成為目前人類極為重要和迫切的課題。而化學(xué)儲(chǔ)能裝置又是能源系統(tǒng)中重要的一部分，其中鋰電池備受人們關(guān)注。

但鋰資源限制了鋰電池在儲(chǔ)能領(lǐng)域的發(fā)展，科學(xué)家們的眼光都轉(zhuǎn)向資源豐富的鈉離子電池，相比于鋰離子電池的鋰資源，鈉資源具有分布廣泛（在地殼中的豐度為2.3%-2.8%，約為鋰元素的12500倍），價(jià)格廉價(jià)的優(yōu)勢(shì)讓鈉離子電池具有可持續(xù)的發(fā)展。

早期，L.G.J.De Harrt等人將高純度的TiO₂粉末和Nb₂O₅粉末混合后，在1200℃燒結(jié)得到TiNb₂O₇，并將該材料應(yīng)用于光伏電池的電極材料；2011年，Goodenough教授對(duì)TiNb₂O₇進(jìn)行了報(bào)道，根據(jù)Goodenough教授的報(bào)道，碳包覆的TiNb₂O₇在1.0V-2.5V放電區(qū)間內(nèi)，前五周的放電循環(huán)容量大約保持在270mAh/g，也有不錯(cuò)循環(huán)壽命。這和已商業(yè)化的Li₄Ti₅O₁₂相比有較大的儲(chǔ)能優(yōu)勢(shì)。

總的來(lái)說(shuō)，鈮酸鈦（TiNb₂O₇）具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定的晶界，較小的體積變化等優(yōu)勢(shì)，但目前并未有科學(xué)研究人員將此材料應(yīng)用于鈉離子電池負(fù)極材料。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明的目的在于提供一種電極材料的制備方法，其中通過對(duì)關(guān)鍵的TiNb₂O₇材料的表面處理工藝（如高能球磨處理工藝）等進(jìn)行改進(jìn)，再配合上TiNb₂O₇材料前驅(qū)體的制備步驟控制TiNb₂O₇材料的粒徑，與現(xiàn)有技術(shù)相比能夠有效解決現(xiàn)有鈉離子電池負(fù)極材料儲(chǔ)能效果差、或造價(jià)高的問題，使得該TiNb₂O₇材料非常適用于作為負(fù)極材料應(yīng)用于鈉離子電池，并確保良好的電池性能。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種電極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）前驅(qū)體的制備：