[發明專利]一種鈦酸亞鐵材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201710696864.5
• 申請日: 2017-08-15
• 公開（公告）號: CN107507974A
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 張治安;李軍明;陳曉彬;賴延清;張凱;李劼
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H01M4/485
• 分類號: H01M4/485;H01M4/58;H01M10/054
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所43114
• 代理人: 魏娟

1.一種鈦酸亞鐵材料，其特征在于：所述鈦酸亞鐵材料為六方納米片結構，六方納米片的厚度為10～30nm，邊長為100～500nm。

2.根據權利要求1所述的一種鈦酸亞鐵材料，其特征在于：將所述鈦酸亞鐵材料與導電炭黑和海藻酸鈉粘結劑按照7:1.5:1.5的質量比例進行研磨，充分混合后加入去離子水形成均勻的糊狀物，涂覆在銅箔上作為測試電極，以金屬鈉作為對電極制成扣式電池，電解液為1M NaClO₄/EC:DMC(1:1)+5wt.％FEC，測試恒流充放電性能，在500mA/g的恒流放電密度下，循環第二圈的放電容量為230～250mA/g，相對于循環第二圈循環500圈放電后容量保持率為85％～95％，循環1000圈放電后容量保持率為77％～87％。

3.一種制備如權利要求1或2所述的鈦酸亞鐵材料的方法，其特征在于：包括以下步驟：

將鈦源溶于四丁基氫氧化銨醇溶液中，得到含鈦溶液，再將鐵源加入至含鈦溶液中，得到混合溶液；隨后進行水熱反應，反應后過濾獲得濾渣及濾液，將濾渣洗滌、干燥后即得到鈦酸亞鐵材料；

所述鐵源的加入量，按摩爾比計鐵源：鈦源為1：1～1.2；

所述混合溶液中，四丁基氫氧化銨的濃度為0.03～0.18mol/L；

所述水熱反應溫度為160～230℃，水熱反應時間為5-15h。

4.根據權利要求3所述的一種鈦酸亞鐵材料的制備方法，其特征在于：所述鈦源為鈦酸四丁酯、鈦酸四乙酯、鈦酸異丙酯中的至少一種，所述鐵源提供二價鐵。

5.根據權利要求3所述的一種鈦酸亞鐵材料的制備方法，其特征在于：所述的醇為乙醇，乙二醇，丙三醇，異丙醇中的至少一種。

6.根據權利要求3所述的一種鈦酸亞鐵材料的制備方法，其特征在于：所述混合溶液中，四丁基氫氧化銨的濃度為0.06～0.14mol/L。

7.根據權利要求3所述的一種鈦酸亞鐵材料的制備方法，其特征在于：所述混合溶液中，鈦的濃度為0.05～0.15mol/L。

8.根據權利要求3所述的一種鈦酸亞鐵材料的制備方法，其特征在于：所述水熱反應溫度為200～240℃，水熱反應時間為7-13h。

9.一種如權利要求1所述的鈦酸亞鐵材料的應用，其特征在于：將權利要求1～2所述的鈦酸亞鐵材料應用作為鈉離子電池負極材料。

10.根據權利要求9所述的鈦酸亞鐵材料的應用，其特征在于：將權利要求1～2所述的鈦酸亞鐵材料應用作為鈉離子電池負極材料，測試恒流充放電性能，在500mA/g的恒流放電密度下，循環第二圈的放電容量為230～250mA/g，相對于循環第二圈循環500圈放電后容量保持率為85％～95％，循環1000圈放電后容量保持率為77％～87％。