【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种水系电池中无析氢钠基钛磷化合物负极及其制备方法。
技术介绍
1、在应对全球化石能源危机和碳中和等挑战中，钠离子电池由于资源丰富、优异电化学性能等优势具有巨大应用潜力，目前全球正在对其进行商业化；作为钠离子电池关键部件，电极材料直接影响电池性能。因此，一种安全的、无析氢的水系钠离子电池负极材料开发有可观的前景。
2、在水系钠离子电池中，由于水系电解液的缘故，负极析氢副反应的发生难以避免。一方面，电解液的析氢电位与电解液ph密切相关，ph越高，析氢电位越低；另一方面，高的ph环境(强碱性)对材料的循环稳定是不利的。对于传统的nati2(po4)3材料，其相对于金属钠电位为2.1v，相较于标准氢电位为-0.62v，对于水溶液，溶液ph≥11时，析氢电位才会低于-0.62v，此外，如果考虑材料、电极等引起的极化，nati2(po4)3材料在水系电池中的充放电平台会出现在析氢电位以下，从而会导致严重的析氢副反应，同时，nati2(po4)3材料在强碱性溶液中出现腐蚀现象(http://dx.doi.org/10.1016/j.elecom.2014.04.003)，影响电池性能。在聚阴离子材料体系中，通过调整聚阴离子种类(聚阴离子电负性)可调控材料脱嵌离子电位(adv.funct.mater.2020,2000473)是可行的，因此通过调整聚阴离子类型制备一种具有安全电位、无析氢的电池负极材料在水系电池中应用具有巨大的优势。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是
2、实现上述目的的技术方案是：一种水系电池中无析氢钠基钛磷化合物负极及其制备方法，所述无析氢钠基钛磷化合物负极的化学式表示为nati2+x(po4)3(po3.5)2x碳复合材料，其中x为0.01-1；该nati2+x(po4)3(po3.5)2x碳复合材料的制备方法为：
3、将na源材料、ti源材料、p源材料及碳源材料混合均匀，干燥后制得前驱粉体，将前驱粉体在惰性或者还原性气氛烧结窑炉中烧结，冷却后粉碎制得nati2+x(po4)3(po3.5)2x碳复合材料；
4、所述na源材料、ti源材料和p源材料中的na:ti:p的摩尔比为1:(2+x):(3+2x)，其中x为0.01-1；
5、nati2+x(po4)3(po3.5)2x和碳源材料的质量比为(0.7-0.99):(0.01-0.3)。
6、上述的一种水系电池中无析氢钠基钛磷化合物负极及其制备方法，其中，所述na源材料为na2co3、naoh、na2so4和nah2po4中的一种或几种；
7、所述ti源材料为tio2、钛酸四丁酯和四氯化钛中的一种或几种；
8、所述p源材料为h3po4、nh4h2po4、(nh4)2hpo4和p2o5中的一种或几种。
9、上述的一种水系电池中无析氢钠基钛磷化合物负极及其制备方法，其中，所述na源材料、ti源材料、p源材料及碳源材料混合均匀的方式为干法球磨、湿法球磨和高速分散混合中的一种或几种。
10、上述的一种水系电池中无析氢钠基钛磷化合物负极及其制备方法，其中，所述干燥后制得前驱粉体中的干燥方式为流化床干燥、喷雾干燥和盘式干燥中一种或几种。
11、上述的一种水系电池中无析氢钠基钛磷化合物负极及其制备方法，其中，所述烧结窑炉的气氛为氮气、氩气或氢氩混合气。
12、上述的一种水系电池中无析氢钠基钛磷化合物负极及其制备方法，其中，所述烧结窑炉的烧结温度为600-1000℃，升温速率为1-10℃/min，保温时间为4-24h。
13、上述的一种水系电池中无析氢钠基钛磷化合物负极及其制备方法，其中，烧结后的冷却方式为主动冷却和/或自然冷却中的一种或多种。
14、上述的一种水系电池中无析氢钠基钛磷化合物负极及其制备方法，其中，冷却后的粉碎方式为机械粉碎、气流磨粉碎和磨盘粉碎中的一种或多种。
15、本专利技术的水系电池中无析氢钠基钛磷化合物负极及其制备方法，可以避免水系钠离子电池负极析氢反应发生，增强电池安全性能；无析氢副反应，电池电化学性能优异；制备方法简练，量产可操作性高。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种水系电池中无析氢钠基钛磷化合物负极及其制备方法，其特征在于，所述无析氢钠基钛磷化合物负极的化学式表示为NaTi2+x(PO4)3(PO3.5)2x碳复合材料，其中x为0.01-10；该NaTi2+x(PO4)3(PO3.5)2x碳复合材料的制备方法为：
2.根据权利要求1所述的一种水系电池中无析氢钠基钛磷化合物负极及其制备方法，其特征在于，所述Na源材料为Na2CO3、NaOH、Na2SO4和NaH2PO4中的一种或几种；
3.根据权利要求1所述的一种水系电池中无析氢钠基钛磷化合物负极及其制备方法，其特征在于，所述Na源材料、Ti源材料、P源材料及碳源材料混合均匀的方式为干法球磨、湿法球磨和高速分散混合中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种水系电池中无析氢钠基钛磷化合物负极及其制备方法，其特征在于，所述干燥后制得前驱粉体中的干燥方式为流化床干燥、喷雾干燥和盘式干燥中一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种水系电池中无析氢钠基钛磷化合物负极及其制备方法，其特征在于，所述烧结窑炉的气氛为氮气、氩气或氢氩混合气。
...【技术特征摘要】
1.一种水系电池中无析氢钠基钛磷化合物负极及其制备方法，其特征在于，所述无析氢钠基钛磷化合物负极的化学式表示为nati2+x(po4)3(po3.5)2x碳复合材料，其中x为0.01-10；该nati2+x(po4)3(po3.5)2x碳复合材料的制备方法为：
2.根据权利要求1所述的一种水系电池中无析氢钠基钛磷化合物负极及其制备方法，其特征在于，所述na源材料为na2co3、naoh、na2so4和nah2po4中的一种或几种；
3.根据权利要求1所述的一种水系电池中无析氢钠基钛磷化合物负极及其制备方法，其特征在于，所述na源材料、ti源材料、p源材料及碳源材料混合均匀的方式为干法球磨、湿法球磨和高速分散混合中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种水系电池中无析氢钠基钛磷化合物负极及其制备方法，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：田剑莉亚，侯肖瑞，李昆，
申请(专利权)人：贲安能源科技江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。