【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及能源可持续发展领域，具体涉及一种naliti3o7复合材料及其制备方法和钠离子电池负极材料。
技术介绍
1、锂离子电池被广泛应用于便携式电子设备和电动汽车的应用，但是锂源的稀缺增加了锂电池作为储能设备的成本，因此，钠离子电池作为其潜在的替代者吸引了人们的广泛关注。近年来，人们摸索出了多种合适的钠离子电池负极材料，除了金属氧化物和硫化物之外，层状naliti3o7材料可以在较低的电压下插入钠离子，因此成为了一种优秀的钠离子电池负极材料的候选者。
2、目前，对于naliti3o7材料的研究表明，纯naliti3o7在作为钠离子电池负极材料时性能较差，因此，开发一种以naliti3o7为基础的复合材料来提高其电化学性能十分必要。
技术实现思路
1、鉴于上述背景，本专利技术的目的在于解决现有技术存在的不足中的至少一项。例如，本专利技术的目的之一提供了一种naliti3o7复合材料的制备方法，使用生物碳源制得的碳基体可以更有力地捕获naliti3o7，并使naliti3o7在其表面均匀地负载，明显提高了naliti3o7材料的导电性和循环稳定性。
2、为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供了一种naliti3o7复合材料，包括碳基体和负载在所述碳基体表面的naliti3o7，其中，所述碳基体的微观形貌为片状，所述naliti3o7的微观形貌为颗粒状。
3、在本专利技术的一些实施方式中，所述碳基体和naliti3o7的质量比为1～2：3～4。
4、在本专利技术的一些实施方式中，所述碳基体的厚度为5～10nm。
5、在本专利技术的一些实施方式中，所述naliti3o7的粒径为100～250nm。
6、在本专利技术的一些实施方式中，所述naliti3o7复合材料的比表面积为50～100m2/g。
7、在本专利技术的一些实施方式中，所述碳基体通过生物碳源碳化而成；优选地，所述生物碳源选自椰子壳、玉米秸秆和高粱秸秆中的至少一种(优选废弃的椰子壳、废弃的玉米秸秆和废弃的高粱秸秆中的至少一种)。通过生物碳源碳化而成的所述碳基体，具有超大比表面积(2000～3000m2/g)和类似于石墨烯的片状形貌。
8、为了实现上述目的，本专利技术第二方面提供了一种naliti3o7复合材料的制备方法，其包括如下步骤：
9、s1、提供含有naliti3o7和碳基体的分散液i；
10、s2、对所述分散液i进行加热处理，得到分散液ii；以及
11、s3、分离所述分散液ii，得到固相，对所述固相进行第一煅烧处理，得到所述naliti3o7复合材料。
12、在本专利技术的一些实施方式中，步骤s1中，所述naliti3o7与碳基体的质量比为10～11:3～4。
13、本专利技术中，所述分散液i还含有作为溶剂的水(如去离子水)。本专利技术对于分散液i中水的含量并无严格的限定，本领域技术人员可根据实际情况进行确定。
14、在本专利技术的一些实施方式中，将naliti3o7分散于水中，并进行超声处理，从而得到naliti3o7分散液；将碳基体分散于水中，并进行超声处理，从而得到碳基体分散液。优选地，将得到的naliti3o7分散液逐滴加入(1滴/秒)至碳基体分散液中，即可得到所述分散液i。将naliti3o7分散液逐滴加入至碳基体分散液中，能够使两者均匀的混合。
15、在本专利技术的一些实施方式中，步骤s1中，所述碳基体的比表面积为2000～3000m2/g。
16、在本专利技术的一些实施方式中，步骤s2中，所述加热处理的条件包括：温度为50℃～150℃；和/或，时间为12～36h。
17、在本专利技术的一些实施方式中，步骤s3中，所述第一煅烧处理的条件包括：温度为300℃～800℃；煅烧时间0.5～5h；优选地，在达到第一煅烧处理的所述温度前的升温速率为1～5℃/min。优选地，所述第一煅烧处理在氮气和/或氩气气氛下进行。
18、本专利技术中，第一煅烧处理能够使naliti3o7和碳集体更加紧密的结合。
19、根据本专利技术，本专利技术对于步骤s3中分离分散液ii(固液分离)的步骤无严格限定，本领域技术人员可灵活选用固液分离的方式和一些细节。如对分散液ii进行抽滤，从而得到待焙烧的粉末。
20、在本专利技术的一些实施方式中，所述naliti3o7的制备方法包括步骤：
21、s111、提供含有钛源、钠源和锂源的混合溶液；
22、s112、使含有所述混合溶液、柠檬酸和十六烷基三甲基溴化铵的待反应溶液进行反应，得到反应后产物；以及
23、任选地，s113、对所述反应后产物依次进行烘干处理和第二煅烧处理，得到所述naliti3o7。
24、在本专利技术的一些实施方式中，所述钛源选自钛酸异丙酯、异丙醇钛和四氯化钛中的至少一种；所述钠源选自醋酸钠、二氯乙酸钠和异丙醇钠中的至少一种；所述锂源选自醋酸锂、甲酸锂和磷酸锂中的至少一种。
25、在本专利技术的一些实施方式中，步骤s111中，所述混合溶液中钛源、钠源和锂源的摩尔比为3～4:1～2:2～3；所述混合溶液进行混合的条件包括：温度为30℃～120℃，搅拌时间为1～5h。
26、在本专利技术的一些实施方式中，步骤s112中，所述柠檬酸与钛源、钠源和锂源总的质量的质量比为1:1～6，优选为1:1～1.2；所述十六烷基三甲基溴化铵与钛源、钠源和锂源总的质量的质量比为0.1～0.3:8～30，优选为0.1:21～22；进行反应的条件包括：温度为60℃～180℃，搅拌时间为1～10h。
27、本专利技术中，所述混合溶液和所述待反应溶液中还包括作为溶剂的水(如去离子水)。对于混合溶液以及待反应溶液中溶剂的含量，本专利技术并无严格的限定，本领域技术人员可根据实际情况进行确定。
28、在本专利技术的一些实施方式中，步骤s113中，进行烘干处理的条件包括：温度为60℃～180℃，时间为12～36h。
29、在本专利技术的一些实施方式中，步骤s113中，进行第二煅烧处理的条件包括：温度为500℃～900℃；煅烧时间12～16h；优选地，在达到煅烧温度前的升温速率为1～10℃/min；更优选地，在达到煅烧温度前，先预热至100～500℃后保温5～7h。
30、在本专利技术的一些实施方式中，所述碳基体的制备方法包括步骤：
31、s121、对生物碳源依次进行预碳化处理和活化处理，得到处理后产物；
32、s122、对所述处理后产物依次进行洗涤处理和干燥处理，得到所述碳基体。
33、在本专利技术的一些实施方式中，步骤s121中，所述生物碳源选自椰子壳、玉米秸秆和高粱秸秆中的至少一种(优选废弃的椰子壳、废弃的玉米秸秆和废弃的高粱秸秆中的一种)。废弃椰子壳、玉米秸秆和高粱秸秆均可通过市售购本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种NaLiTi3O7复合材料，包括碳基体和负载在所述碳基体表面的NaLiTi3O7，其中，
2.根据权利要求1所述的NaLiTi3O7复合材料，其特征在于，所述碳基体和NaLiTi3O7的质量比为1～2：3～4；
3.一种NaLiTi3O7复合材料的制备方法，其包括步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述NaLiTi3O7与碳基体的质量比为10～11:3～4；
5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述NaLiTi3O7的制备方法包括步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤S111中，所述钛源选自钛酸异丙酯、异丙醇钛和四氯化钛中的至少一种；和/或，所述钠源选自醋酸钠、二氯乙酸钠和异丙醇钠中的至少一种；和/或，所述锂源选自醋酸锂、甲酸锂和磷酸锂中的至少一种；和/或，所述混合溶液中钛源、钠源和锂源的摩尔比为3～4:1～2:2～3；和/或，所述混合溶液进行混合的条件包括：温度为30℃～120℃，搅拌时间为1～5h；
7.根据权利要求3-6中任一项所述
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤S121中，所述生物碳源选自椰子壳、玉米秸秆和高粱秸秆中的至少一种；
9.根据权利要求3-8中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述碳基体的比表面积为2000～3000m2/g。
10.一种如权利要求3-9中任一项所述的制备方法制得的NaLiTi3O7复合材料。
11.一种钠离子电池负极材料，含有载体和附着在所述载体上的权利要求1或2所述的NaLiTi3O7复合材料和/或权利要求3-9中任一项所述的制备方法制得的NaLiTi3O7复合材料。
12.根据权利要求11所述的钠离子电池负极材料，其特征在于，所述NaLiTi3O7复合材料与导电剂、粘接剂和溶剂混合，形成附着在所述载体上的混合涂料；优选地，混合涂料中，所述NaLiTi3O7复合材料、导电剂和粘接剂的质量比为5～15:0.8～1.2:1；所述NaLiTi3O7复合材料与所述溶剂的质量比为0.5～1:1；更优选地，所述粘接剂为聚偏二氟乙烯和/或羧甲基纤维素钠；所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮和/或去离子水；
13.权利要求11或12所述的钠离子电池负极材料的制备方法，包括步骤：
14.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，步骤A中，所述NaLiTi3O7复合材料、导电剂和粘接剂的质量比为5～15:0.8～1.2:1；
...【技术特征摘要】
1.一种naliti3o7复合材料，包括碳基体和负载在所述碳基体表面的naliti3o7，其中，
2.根据权利要求1所述的naliti3o7复合材料，其特征在于，所述碳基体和naliti3o7的质量比为1～2：3～4；
3.一种naliti3o7复合材料的制备方法，其包括步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述naliti3o7与碳基体的质量比为10～11:3～4；
5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述naliti3o7的制备方法包括步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤s111中，所述钛源选自钛酸异丙酯、异丙醇钛和四氯化钛中的至少一种；和/或，所述钠源选自醋酸钠、二氯乙酸钠和异丙醇钠中的至少一种；和/或，所述锂源选自醋酸锂、甲酸锂和磷酸锂中的至少一种；和/或，所述混合溶液中钛源、钠源和锂源的摩尔比为3～4:1～2:2～3；和/或，所述混合溶液进行混合的条件包括：温度为30℃～120℃，搅拌时间为1～5h；
7.根据权利要求3-6中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述碳基体的制备方法包括步骤：
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤s121中，所述生物碳源...
【专利技术属性】
技术研发人员：崔荣超，段焱鑫，谭思，梁胜彪，蒋文军，刘振宇，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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