[發(fā)明專利]一種鎂離子電極材料的合成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910642713.0
• 申請日: 2019-07-16
• 公開（公告）號: CN110304652B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發(fā)明（設計）人: 洪振生;羅蘭;盧熖忠
• 申請（專利權）人: 福建師范大學
• 主分類號: C01G23/00
• 分類號: C01G23/00;H01M4/485;H01M10/054
• 代理公司: 福州元創(chuàng)專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 修斯文;蔡學俊

本發(fā)明屬于鎂離子電池技術領域，具體涉及一種鎂離子電極材料Na₂Ti₆O₁₃的合成方法。將TiOSO₄溶解在NaOH和H₂O的混合溶液中。將溶液攪拌后，然后在150?180℃下加熱45?48個小時，將沉淀物用洗滌5?7次，然后干燥過夜收集得到白色鈦酸鹽納米線前驅體，最后最終在空氣中200?280℃高溫退火2?5小時后得到最終的納米線Na₂Ti₆O₁₃。本發(fā)明材料具有非常高的首次庫倫效率和較高的比容量，制作成本低，具有開發(fā)前景。

技術領域

本發(fā)明屬于鎂離子電池技術領域，具體涉及一種鎂離子電極材料Na₂Ti₆O₁₃的合成方法。

背景技術

鎂離子電池由于高容量（2205 mAh g^-1和3833 mAh cm^-3），低還原電位（-2.37 Vvs. SHE），鎂金屬的豐富儲量和無樹枝晶形成引起了許多科研人員的關注。由于Mg^{2 +}帶兩個電荷與陰離子之間的具有較強靜電相互作用，導致Mg²⁺離子在晶格中緩慢插層動力。在探索具有足以超越當前鋰離子電池技術的能力的新型電極材料方面仍然存在挑戰(zhàn)。在所有鎂離子電池電極材料中Ti基材料由于其低成本、儲量豐富和環(huán)境友好而受到極大關注。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種鎂離子電極材料Na₂Ti₆O₁₃的合成方法。本發(fā)明首次將其作為鎂離子電池電極材料，發(fā)現(xiàn)其具有非常高的首次庫倫效率和較高的比容量。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

所述Na₂Ti₆O₁₃材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）制備鈦酸鹽納米線前驅體：將1-2 g TiOSO₄溶解在30-50 ml 15 M NaOH和18-30 ml H₂O的混合溶液中。

（2）將溶液攪拌7-10分鐘后，將上述溶液轉移到容量為60-100 ml 的內襯中，并在150 -180℃下加熱45-48個小時。

（3）最后將沉淀物用去離子水洗滌5-7次直到PH值為中性，然后在60 ℃下干燥過夜收集得到白色鈦酸鹽納米線前驅體。

（4）在最終在空氣中200-280℃高溫退火2-5小時后得到最終的納米線Na₂Ti₆O₁₃。

鎂離子電池組裝：按質量比計將Na₂Ti₆O₁₃ ：乙炔黑：PTFE＝70-75:15-20:5-10攪拌混合通過碾壓機壓碾壓成厚度為70-100 mm的電極膜，用剪刀將剪成質量約1.3-1.8 mg小塊電極膜，泡沫鎳作為集流體。正極為金屬鎂，電解質是0.4 M 2PhMgCl–AlCl₃ (APC)/THF溶液。所有組裝均在充滿氬氣的手套箱里進行（氧氣和水分含量均低于1 ppm）。

本發(fā)明的顯著優(yōu)點在于：

本發(fā)明提供了一種新型鎂離子電極材料Na₂Ti₆O₁₃的合成方法的制備方法，并首次發(fā)現(xiàn)其在鎂離子電池方面的良好應用前景。其操作簡便、成本低、性能優(yōu)異，可以大量合成。

附圖說明

圖1Na₂Ti₆O₁₃的XRD圖；