一种用于水系镁离子负极材料的磷酸钛钠/碳纳米管纤维复合物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种用于水系镁离子电池负极材料的磷酸钛钠/碳纳米管纤维复合物，以碳纳米管纤维作为基底，采用溶剂热法在所述碳纳米管纤维的表面原位生长磷酸钛钠纳米颗粒，使磷酸钛钠均匀分布在所述碳纳米管纤维的表面，制备得到所述磷酸钛钠/碳纳米管纤维复合物。通过采用本发明专利技术的技术方案，通过简单的溶剂热法在碳纳米管纤维表面合成磷酸钛钠，使磷酸钛钠纳米颗粒沉积在碳纳米管纤维表面，形成了具有磷酸钛钠/碳纳米管纤维复合物，并将其作为水系镁离子电池的负极材料，具备优异的电化学循环稳定性和镁离子存储能力。循环稳定性和镁离子存储能力。循环稳定性和镁离子存储能力。

【技术实现步骤摘要】
一种用于水系镁离子负极材料的磷酸钛钠/碳纳米管纤维复合物及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及无机纳米材料
，具体地，涉及一种用于水系镁离子电池负极材料的磷酸钛钠/碳纳米管纤维复合物及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]建设低碳能源结构成为现有研发和生产的重要方向。可再生能源包括太阳能、风能、潮汐能和地热能，这些能量需要储能系统与电网进行有效整合。随着智能电网的不断更新发展，可再生能源的市场份额对大规模储能技术提出了更多要求。例如，储能系统需要具备能量密度高、响应速度快以及运营维护成本低等优点。虽然锂离子电池具备能量密度高的优点，但是其由于高成本及低安全性缺点限制了其在大规模储能方面受到了限制。相比之下，水系电池由于其具有高安全性、低成本和合适的功率密度而受到广泛的关注。水系镁离子电池由于其双电子转移过程、小的阳离子半径、低的还原电位以及惰性析氢反应而引起了广泛的研究，且水系镁离子电池具备较宽的电压窗口、丰富的原料以及与锂离子化学性质相似的特性等优点。因此，二价的镁离子电池有望具有较为优异的电化学倍率性能。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于水系镁离子电池负极材料的磷酸钛钠/碳纳米管纤维复合物，其特征在于，以碳纳米管纤维作为基底，采用溶剂热法在所述碳纳米管纤维的表面原位生长磷酸钛钠纳米颗粒，使磷酸钛钠均匀分布在所述碳纳米管纤维的表面，制备得到所述磷酸钛钠/碳纳米管纤维复合物。2.根据权利要求1所述的用于水系镁离子电池负极材料的磷酸钛钠/碳纳米管纤维复合物，其特征在于，所述溶剂热法包括在包含有钛源、磷钠源的混合溶液中加入碳纳米管纤维，并在加热条件下进行反应，反应过程中，Ti
3+
、Na
+
、PO
43
结合形成NaTi2(PO4)3纳米颗粒并沉积在碳纳米管纤维的表面。3.根据权利要求1或2所述的用于水系镁离子电池负极材料的磷酸钛钠/碳纳米管纤维复合物，其特征在于，原位生长在所述碳纳米管纤维表面的磷酸钛钠纳米颗粒为椭球形状的微纳结构。4.一种如权利要求1
‑
3任一项所述的用于水系镁离子电池负极材料的磷酸钛钠/碳纳米管纤维复合物的制备方法，其特征在于，采用阶段配置法磷酸钛钠前驱体溶液，加入碳纳米管纤维，采用溶剂热法进行反应，在所述碳纳米管纤维的表面生长磷酸钛钠纳米颗粒，使磷酸钛钠均匀分布在所述碳纳米管纤维的表面，制备得到所述磷酸钛钠/碳纳米管纤维复合物。5.根据权利要求4所述的用于水系镁离子电池负极材料的磷酸钛钠/碳纳米管纤维复合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.配置钛源溶液：将钛盐加入有机溶剂中，匀速搅拌并混合均匀，形成均一的钛源溶液；S2.配置磷钠源溶液：向所述钛源溶液中加入磷钠源，匀速搅拌并混合均匀，形成均一的磷酸钛钠前驱体溶液；S3.溶剂热反应：将所述磷酸钛...

【专利技术属性】
技术研发人员：张其冲，凌颖，贺冰，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：