一种H制造技术

本发明专利技术提供了一种H

A kind of H

【技术实现步骤摘要】
一种H1.07Ti1.73O4/rGO复合物钠离子电池负极材料的制备方法
本专利技术涉及电化学电源制备领域，具体涉及一种H1.07Ti1.73O4/rGO复合物钠离子电池负极材料的制备方法。
技术介绍
随着动力电池的发展，钠离子动力电池具有与锂离子电池可比较的能量密度和功率密度，以及几乎所有锂离子电池的优势，例如充放电速度快、循环寿命长、负载性能好、工作电压高等优点。同时钠离子电池的造价低于锂离子电池，以及钠丰度远远高于锂的丰度。所以在大规模应用以及未来的电化学储能器件中，钠离子电池受到了广泛的关注。钠离子电池负极材料作为提高电池能量及循环寿命的重要因素，开始被广泛研究。同锂离子电池类似，钠离子电池负极材料主要有碳基材料、过渡金属氧/硫化物材料、Sn等合金类材料，及其它们的复合物材料等。为了开发更为安全、大倍率以及长循环稳定的钠离子电池，插层型负极材料现在开始被人们广泛关注。HxTiyOz简称HTO，是一种新型的插层类负极材料，其研究处于初始阶段，其倍率性能以及循环稳定性有待进一步提高。石墨烯是一种高导电性的二维材料，并且具有高的机械性能。HTO导电率比较低，采用石墨烯作为导电层，不仅能够大大提高其导电率，还能够起到三维网状支撑作用，提高整体材料的表面动力学行为，进而提高了电极的倍率及循环性能。
技术实现思路
本专利技术提出了一种H1.07Ti1.73O4@rGO（HTO@rGO）复合物钠离子电池负极材料的制备方法，该方法是首先通过一种简易的高温固相反应方法制备了微米尺寸的K0.81Li0.27Ti1.73O4（KLTO）颗粒，利用KLTO表面包覆一层带正电荷的高分子材料，然后与带负电的氧化石墨烯（GO）溶液混合之后，通过正负电荷吸引的方法，同时KLTO在酸性环境下与酸反应，制备HTO负载到GO表面的复合材料，然后水热使GO转化成还原氧化石墨烯(rGO)，同时使HTO与rGO之间成稳定的化学键，制备HTO@rGO复合材料，进而增加复合材料的倍率及循环性能。实现本专利技术的技术方案是：一种H1.07Ti1.73O4/rGO复合物钠离子电池负极材料的制备方法，步骤如下：（1）制备K0.81Li0.27Ti1.73O4（KLTO）粉末；（2）将NaCl粉体和聚二烯丙基二甲基氯化铵（英文名称是：poly(diallyldimethylammonium-chloride)），简称PDDA，溶液加入到去离子水中，搅拌得到离子化水溶液；（3）将步骤（1）制备的K0.81Li0.27Ti1.73O4粉末加入到步骤（2）的离子化水溶液中，强烈搅拌60min后得到KLTO悬浊液；（4）配制氧化石墨烯溶液，将步骤（3）得到的KLTO悬浊液逐滴加入到氧化石墨烯溶液中，室温下强烈搅拌24h得到沉淀物；（5）对步骤（4）得到的沉淀物进行洗涤，洗涤后产物置于反应釜中水热反应，反应后产物冷冻干燥得到HTO@rGO负极材料，简称HTO/rGO，此材料用于钠离子电池负极材料。所述步骤（1）中K0.81Li0.27Ti1.73O4粉末的制备方法为：将碳酸锂、碳酸钾和氧化钛充分混合，然后将混合物加热到1200℃烧结12h；烧结结束后，待炉子冷却后取出纯白色粉末；获得的样品在500°C空气气氛中退火4h，获得纯白色K0.81Li0.27Ti1.73O4粉末。所述碳酸锂、碳酸钾和氧化钛的质量比为（0.64-0.69）：（1.8-2.2）：（1.32-1.40）。所述步骤（2）NaCl粉体、聚二烯丙基二甲基氯化铵（PDDA）和去离子水的质量比为1：5：100。所述步骤（3）中K0.81Li0.27Ti1.73O4粉末和离子化水溶液的质量比为（1-10）：100。所述步骤（4）中氧化石墨烯溶液的浓度为0.05-0.1mg/ml，pH值为4-6。所述步骤（5）中水热反应温度为120-180℃，时间为6-18h，冷冻干燥温度为-30±10°C，时间为48-72h。所述HTO@rGO负极材料为H1.07Ti1.73O4微米颗粒负载在rGO表面彼此互相连接构成网状结构的复合结构。本专利技术的有益效果是：（1）采用高温固相方法制备了KLTO微米颗粒并对其表面性质进行调控；（2）采用简单的静电吸附自组装方法制备HTO/rGO复合结构，这种方法简单易行，适用于大规模生产；（3）将HTO/rGO负载到rGO微米片上的复合结构，有效的提高了整体的导电性，改善了HTO的表面动力学性能，提高了电池倍率及循环性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为实施例1制备的HTO微米颗粒(a,b)和HTO@rGO复合物(c,d)在不同放大倍率下的扫描电镜图片。图2为实施例1制备的纯HTO和HTO@rGO复合物的XRD图谱。图3为实施例1中最终获得的HTO@rGO复合物电极的充放电曲线。图4为实施例1中中获得的纯HTO和HTO@rGO复合物电极在0.1Ag-1电流密度下的循环稳定性测试。图5为实施例1中获得的纯HTO和HTO@rGO复合物电极在不同电流密度下的性能测试。图6为实施例1中获得的纯HTO和HTO@rGO复合物电极在2Ag-1的大电流密度下的循环稳定性测试。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1一种HTO/rGO复合物钠离子电池负极材料的制备：(1)KLTO微米颗粒KLTO微米颗粒通过一种高温固相反应制备方法合成。制备步骤如下：将碳酸锂（Li2CO3，0.640g）、碳酸钾（K2CO3，1.8g）和氧化钛（TiO2，1.32g）充分混合，然后将混合物加热到1200oC烧结12小时。烧结结束后，待炉子冷却后取出纯白色粉末。然后，获得的样品在500°C空气气氛中退火4h，即可获得纯白色KLTO粉末。(2)rGO负载HTO微米颗粒复合物材料的合成首先，氧化石墨烯(GO)通过用改进后的Hummers方法来合成。其次，1gNaCl和5gPDDA(20%)加入到100ml去离子水溶液中，搅拌半个小时得到离子化的带正电的水溶液。将10mg步骤（1）得到的纯白色KLTO粉末加入到100mg带正电的水溶液中，强力搅拌60min后，使KLTO粉末带正电荷。配置200ml，0.1mg/ml的氧化石墨烯溶液，并滴加一定量的HCl调节pH值到5。然后将KLTO悬浊液一滴一滴的加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种H

【技术特征摘要】
1.一种H1.07Ti1.73O4/rGO复合物钠离子电池负极材料的制备方法，其特征在于步骤如下：
（1）制备K0.81Li0.27Ti1.73O4粉末；
（2）将NaCl粉体和聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液加入到去离子水中，搅拌得到离子化水溶液；
（3）将步骤（1）制备的K0.81Li0.27Ti1.73O4粉末加入到步骤（2）的离子化水溶液中，强烈搅拌60min后得到K0.81Li0.27Ti1.73O4悬浊液；
（4）配制氧化石墨烯溶液，将步骤（3）得到的K0.81Li0.27Ti1.73O4悬浊液逐滴加入到氧化石墨烯溶液中，室温下强烈搅拌24h得到沉淀物；
（5）对步骤（4）得到的沉淀物进行洗涤，洗涤后产物置于反应釜中水热反应，反应后产物冷冻干燥得到H1.07Ti1.73O4/rGO复合材料。


2.根据权利要求1所述的H1.07Ti1.73O4/rGO复合物钠离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中K0.81Li0.27Ti1.73O4粉末的制备方法为：将碳酸锂、碳酸钾和氧化钛充分混合，然后将混合物加热到1200℃烧结12h；烧结结束后，待炉子冷却后取出纯白色粉末；获得的样品在500°C空气气氛中退火4h，获得纯白色K0.81Li0.27Ti1.73O4粉末。


3.根据权利要求2所述的H1.07Ti1.73O4/rGO复合物钠离子电池负极材料的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：王烨，侯丽娟，原会雨，许婷婷，孔德志，李新建，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：河南;41