CN106328918A - 一种用于钠离子电池的NiTiO3/C 复合材料、制备和应用 - Google Patents

一种用于钠离子电池的NiTiO3/C 复合材料、制备和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN106328918A
CN106328918A CN201610969567.9A CN201610969567A CN106328918A CN 106328918 A CN106328918 A CN 106328918A CN 201610969567 A CN201610969567 A CN 201610969567A CN 106328918 A CN106328918 A CN 106328918A
Authority
CN
China
Prior art keywords
composite
sodium
nitio
ion battery
nickel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610969567.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106328918B (zh
Inventor
张治安
李军明
陈玉祥
李煌旭
赖延清
李劼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Central South University
Original Assignee
Central South University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Central South University filed Critical Central South University
Priority to CN201610969567.9A priority Critical patent/CN106328918B/zh
Publication of CN106328918A publication Critical patent/CN106328918A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106328918B publication Critical patent/CN106328918B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/485—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of mixed oxides or hydroxides for inserting or intercalating light metals, e.g. LiTi2O4 or LiTi2OxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/054—Accumulators with insertion or intercalation of metals other than lithium, e.g. with magnesium or aluminium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362—Composites
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
    • H01M4/525—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/583—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/624—Electric conductive fillers
    • H01M4/625—Carbon or graphite
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明公开了一种NiTiO3/C复合材料及其制备方法和应用，包括以下步骤：将无机镍源溶于水或者乙醇中，充分搅拌，得到含镍溶液，然后加入钛源、络合碳源。搅拌均匀后，置于喷雾热解炉中，进行喷雾热解，即得到NiTiO3/C复合材料。得到的NiTiO3/C复合材料，整体呈现为多孔的纳米球结构，钛酸镍和碳均匀复合。作为钠离子电池负极材料具有优良的电化学性能，且其制备方法简单，成本低廉，具有广阔的工业化应用前景。

Description

一种用于钠离子电池的NiTiO3/C复合材料、制备和应用
技术领域
本发明涉及钠离子电池负极材料制备领域，具体涉及一种钛酸镍与碳的复合材料及其制备方法及应用。
背景技术
锂离子电池作为一种占据社会主导地位的电化学储能器件，已经在便携式电子产品(笔记本电脑，智能移动装备，平板电脑等)、电动汽车和即插式混合动力电动车中取得了良好的应用。同时，钠离子电池由于钠资源蕴藏量丰富、环境友好也受到了广泛关注，钠离子电池的研究开发在一定程度上可缓和因锂资源短缺引发的电池发展受限问题，被认为是下一代电动汽车动力电源及大规模储能电站配备电源的理想选择。
过去的几十年时间里，科研工作者对钠离子电池的正极材料开展了广泛研究，但对钠离子电池负极材料的研究仍处于起步阶段。在现有的负极材料体系中，碳材料拥有良好的循环稳定性，但其质量比容量较低(小于300mAhg-1)，不能满足高比容量钠离子电池商业化应用的要求。过渡金属氧化物、硫化物和硒化物理论比容量较高，但存在放电平台较高(普遍高于1V)的缺点。因此寻找一种可逆容量高、放电平台低的负极材料刻不容缓。近来大量研究结果表明，钛酸盐体系材料在钠离子电池中具有较高的理论比容量，而钛酸镍由于合成工艺简单，放电平台较低更是引起了科学工作者的广泛关注。然而，由于钛酸镍材料本身导电性能差，从而降低了它作为电极材料的倍率性能和循环性能。因此如何提高钛酸镍的倍率性能和循环稳定性能，成了钛酸镍作为钠离子电池负极材料应用中的关键问题。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种分散性好，几乎无团聚，形状均匀的NiTiO3/C复合材料。
本发明的另一目的在于提供一种重复性好、可操作性强、环境友好、成本低廉，具有广阔的工业化应用前景的一步喷雾热解法制备钠离子电池用复合材料的制备方法。
本发明的另一目的在于提供一种应用于钠离子电池中具有高充放电比容量、良好倍率性能和循环稳定性能的含上述NiTiO3/C复合材料的负极材料。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种NiTiO3/C复合材料，为钛酸镍和碳复合而成的多孔纳米球。
作为优选，所述的多孔纳米球的直径为300～1000nm。
所述的NiTiO3/C复合材料中，比表面积为100～200m2g-1。
NiTiO3和C的重量比为9∶1～9.6∶0.4。
本发明还提供了一种所述的NiTiO3/C复合材料的制备方法，由镍源、钛镍、络合碳源经喷雾热解而成。
一种优选的所述的NiTiO3/C复合材料的制备方法，将镍源分散和/或溶解在溶剂中，得镍溶液；再向所述的镍溶液投加钛源、络合碳源，搅拌混合后喷雾热解得所述的NiTiO3/C复合材料。
本发明所述的制备方法中，通过所述的喷雾热解有助于制得钛酸镍和碳均匀分布的多孔纳米球状结构的负极材料。
作为优选，喷雾热解在喷雾热解炉中进行，喷雾热解的温度为600～1200℃；喷雾热解炉的加热部分的体积与保护性气体的流速比为1～5min。
作为优选，喷雾热解的温度为700～1100℃；进一步优选为700～900℃，最优选为800～900℃。
作为优选，喷雾热解炉的加热部分的体积与气体流速比为2～4min。
所述的保护性气体优选为惰性气体，例如氩气。
本发明中，所述的络合碳源不仅作为络合剂，还同时作为碳源；所述的络合碳源优选为具有分散、络合性能的水溶性有机碳源。
作为优选，所述的络合碳源为水溶性羧酸；进一步优选为C2～10的一元至三元羧酸。
更进一步优选，所述的络合碳源为C2～10的含有羟基和/或氨基的一元至三元羧酸。例如结构中含有羟基的碳数为2～10的一元至三元羧酸，更优选为烷烃羧酸。
一种优选方案，所述的络合碳源为乳酸、柠檬酸、氨基酸中的至少一种；最优选为柠檬酸。
作为优选，所述的镍源为水溶性的镍化合物及其水合物。本领域技术人员所熟知的可水溶性的无机镍化合物及其水合物均可用作镍源。
作为优选，所述的镍源为醋酸镍、带结晶水的醋酸镍、无水硝酸镍、带结晶水的硝酸镍、氯化镍、带结晶水的氯化镍的至少一种。
进一步优选，所述的镍源为带有结晶水的水溶性的镍化合物。
最优选，所述的镍源为四水醋酸镍、六水硝酸镍。
本发明中，优先将所述的镍源溶解，有助于进一步制得具有良好性能的复合材料。
作为优选，所述的溶剂为水、C1～4醇中的至少一种。
所述的C1～4醇为1～4碳数的单元和/或多元醇，例如甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇等。
进一步优选，所述的溶剂为水、乙醇中的至少一种。
作为优选，所述的镍溶液的Ni2+浓度为0.2～0.8mol/L。
进一步优选，所述的镍溶液的Ni2+浓度为0.3～0.6mol/L。
本发明中，所述的钛源可为本领域技术人员所熟知的可溶解于水或醇溶液中的钛有机化合物。作为优选，所述的钛源为钛酸四丁酯、钛酸四乙酯、钛酸异丙酯的至少一种；进一步优选为钛酸四丁酯。
本发明中，钛源的Ti4+和镍源的Ni2+的摩尔比为1∶1。
所述的络合碳源和镍源的Ni2+的摩尔比为0.5～3∶1；进一步优选为1～2.5∶1；最优选为1～2。
本发明一种优选的NiTiO3/C复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤(1)：将四水醋酸镍溶解在水和/或乙醇中，得镍溶液；所述的镍溶液的Ni2+浓度为0.3～0.6mol/L；
步骤(2)：按钛镍摩尔比为1∶1的比例向所述的镍溶液中投加钛酸四丁酯，以及柠檬酸；柠檬酸和Ni2+的摩尔比为1～2.5∶1；搅拌后置于喷雾热解炉中800～1100℃喷雾热解制得所述的NiTiO3/C复合材料，其中，喷雾热解炉的加热部分的体积与气体流速比为2～4min。
本发明中，所述的制备方法制得的NiTiO3/C复合材料，钛酸镍和碳均匀复合，整体呈多孔的纳米球结构，所述的多孔的纳米球结构的复合材料的直径为300～1000nm；比表面积为100～200m2g-1；NiTiO3和C的重量比为9～24。
本还包括所述的NiTiO3/C复合材料的应用，将所述NiTiO3/C复合材料用于制备钠离子电池的负极。
例如，本发明中，将所述的制备方法制得的NiTiO3/C复合材料制备钠离子电池的负极。
所述的应用，例如将所述的NiTiO3/C复合材料与导电剂和粘结剂混合后，通过涂覆在铜箔上，制成钠离子电池负极。所采用的导电剂、粘结剂可采用本领域技术人员所熟知的材料。组装制备钠离子电池负极材料的方法也可参考现有方法。
例如，本发明制得的NiTiO3/C复合材料制备负极的方法为：将NiTiO3/C与导电炭黑和海藻酸钠粘结剂按照8∶1∶1的质量比例进行研磨，充分混合后加入去离子水形成均匀的糊状物，涂覆在铜箔上作为测试电极，制备钠半电池，以金属钠作为对电极，其电解液为1MNaClO4/EC：DMC(1∶1)+5wt.％FEC，测试循环性能所用充放电电流密度为500mA/g。
本发明的有益效果：
本发明的制备NiTiO3/C复合材料的方法简单可靠，绿色环保、可操作性强、环境友好、成本低廉，具有广阔的工业化应用前景。
本发明运用喷雾热解法合成出了分散性好，几乎无团聚的NiTiO3/C纳米球，这对于提高该复合材料的循环性能具有重要的作用。
本发明将络合碳源不仅作为络合剂，还同时作为碳源，在喷雾热解过程中，一方面能促进钛酸镍晶体的生成，另外在高温下，自身转变为高导电性的碳，能有效的提高钛酸镍材料的导电性，促进了电子离子的传输，且络合碳源在变成碳的同时，会生成大量的孔洞，这些孔洞能有效缓解钛酸镍在充放电过程中的体积膨胀，在这一系列的优势下，该复合材料表现出了优异的电化学性能，在500mA/g的恒流放电密度下，循环200圈放电比容量可达80％以上。
由本发明方法所制得的复合材料在保证高比容量的前提下，能够明显改善电极材料循环稳定性能，可制备得到具有高放电比容量和循环稳定性能的钠离子电池。
附图说明
【图1】为实施例1制得的NiTiO3/C复合材料的X射线衍射图谱(XRD)；
【图2】为实施例1制得的NiTiO3/C复合材料的扫描电镜图(SEM)；
【图3】为实施例1制得的NiTiO3/C复合材料的元素面扫图；
【图4】为实施例1制得的NiTiO3/C复合材料组装的钠离子电池的恒流充放电性能图；
具体实施方式
以下实施例旨在对本发明内容做进一步详细说明；而本发明权利要求的保护范围不受实施例限制。
实施例1
首先取0.3mol四水醋酸镍溶于1L乙醇中，充分搅拌，得到绿色澄清溶液，然后加入0.3mol钛酸四丁酯、0.3mol柠檬酸，搅拌均匀，将上述溶液置于喷雾热解炉中，设置管温为800℃，设置惰性气体流速，使加热区域体积与气体流速之比为2min，所得到的固体产物即为NiTiO3/C复合材料。所制得的NiTiO3/C复合材料的X射线衍射图谱(XRD)见图1，由图1可知，XRD峰均对应到钛酸镍的标准卡片。所制得的NiTiO3/C复合材料的扫描电镜图(SEM)见图2，由图2可知，该材料呈现为纳米球结构，且该纳米球有较多的孔洞。多孔球的直径为500～1000nm。制得的NiTiO3/C复合材料的元素面扫图见图3；由图3可知，Ni、Ti、C元素均匀分布。BET结果表明该材料的比表面积为150m2g-1。
采用本实施例制备的钠离子电池复合材料与钠片组装成扣式电池，从恒流充放电性能图中可以看出，在500mA/g的恒流放电密度下，循环200圈放电比容量仍可保持在405mAh/g。
实施例2
首先取0.5mol四水醋酸镍溶于1L乙醇中，充分搅拌，得到绿色澄清溶液，然后加入0.5mol钛酸四丁酯、0.5mol柠檬酸，搅拌均匀，将上述溶液置于喷雾热解炉中，设置管温为800℃，设置惰性气体流速，使加热区域体积与气体流速之比为2min，所得到的固体产物即为NiTiO3/C复合材料。多孔球的直径为400～900nm。BET结果表明该材料的比表面积为130m2g-1。
采用本实施例制备的钠离子电池复合材料与钠片组装成扣式电池，从恒流充放电性能图中可以看出，在500mA/g的恒流放电密度下，循环200圈放电比容量仍可保持在395mAh/g。
实施例3
首先取0.8mol四水醋酸镍溶于1L乙醇中，充分搅拌，得到绿色澄清溶液，然后加入0.8mol钛酸四丁酯、0.8mol柠檬酸，搅拌均匀，将上述溶液置于喷雾热解炉中，设置管温为900℃，设置惰性气体流速，使加热区域体积与气体流速之比为2min，所得到的固体产物即为NiTiO3/C复合材料。多孔球的直径为300～900nm。BET结果表明该材料的比表面积为115m2g-1。
采用本实施例制备的钠离子电池复合材料与钠片组装成扣式电池，从恒流充放电性能图中可以看出，在500mA/g的恒流放电密度下，循环200圈放电比容量仍可保持在402mAh/g。
实施例4
首先取0.3mol四水醋酸镍溶于1L乙醇中，充分搅拌，得到绿色澄清溶液，然后加入0.3mol钛酸四丁酯、0.6mol柠檬酸，搅拌均匀，将上述溶液置于喷雾热解炉中，设置管温为800℃，设置惰性气体流速，使加热区域体积与气体流速之比为2min，所得到的固体产物即为NiTiO3/C复合材料。多孔球的直径为500～1000nm。BET结果表明该材料的比表面积为140m2g-1。
采用本实施例制备的钠离子电池复合材料与钠片组装成扣式电池，从恒流充放电性能图中可以看出，在500mA/g的恒流放电密度下，循环200圈放电比容量仍可保持在401mAh/g。
实施例5
首先取0.3mol四水醋酸镍溶于1L乙醇中，充分搅拌，得到绿色澄清溶液，然后加入0.3mol钛酸四丁酯、0.6mol柠檬酸，搅拌均匀，将上述溶液置于喷雾热解炉中，设置管温为700℃，设置惰性气体流速，使加热区域体积与气体流速之比为2min，所得到的固体产物即为NiTiO3/C复合材料。多孔球的直径为400～1000nm。BET结果表明该材料的比表面积为170m2g-1。
采用本实施例制备的钠离子电池复合材料与钠片组装成扣式电池，从恒流充放电性能图中可以看出，在500mA/g的恒流放电密度下，循环200圈放电比容量仍可保持在390mAh/g。
实施例6
首先取0.3mol四水醋酸镍溶于1L乙醇中，充分搅拌，得到绿色澄清溶液，然后加入0.3mol钛酸四丁酯、0.3mol柠檬酸，搅拌均匀，将上述溶液置于喷雾热解炉中，设置管温为1000℃，设置惰性气体流速，使加热区域体积与气体流速之比为2min，所得到的固体产物即为NiTiO3/C复合材料。多孔球的直径为300～800nm。BET结果表明该材料的比表面积为160m2g-1。
采用本实施例制备的钠离子电池复合材料与钠片组装成扣式电池，从恒流充放电性能图中可以看出，在500mA/g的恒流放电密度下，循环200圈放电比容量仍可保持在394mAh/g。
实施例7
首先取0.3mol四水醋酸镍溶于1L乙醇中，充分搅拌，得到绿色澄清溶液，然后加入0.3mol钛酸四丁酯、0.6mol柠檬酸，搅拌均匀，将上述溶液置于喷雾热解炉中，设置管温为800℃，设置惰性气体流速，使加热区域体积与气体流速之比为5min，所得到的固体产物即为NiTiO3/C复合材料。多孔球的直径为300～1000nm。BET结果表明该材料的比表面积为170m2g-1。
采用本实施例制备的钠离子电池复合材料与钠片组装成扣式电池，从恒流充放电性能图中可以看出，在500mA/g的恒流放电密度下，循环200圈放电比容量仍可保持在409mAh/g。
实施例8
首先取0.3mol无水硝酸镍溶于1L乙醇中，充分搅拌，得到绿色澄清溶液，然后加入0.3mol钛酸四丁酯、0.6mol柠檬酸，搅拌均匀，将上述溶液置于喷雾热解炉中，设置管温为900℃，设置惰性气体流速，使加热区域体积与气体流速之比为2min，所得到的固体产物即为NiTiO3/C复合材料。多孔球的直径为400～800nm。BET结果表明该材料的比表面积为165m2g-1。
采用本实施例制备的钠离子电池复合材料与钠片组装成扣式电池，从恒流充放电性能图中可以看出，在500mA/g的恒流放电密度下，循环200圈放电比容量仍可保持在399mAh/g。
实施例9
首先取0.3mol四水醋酸镍溶于1L水中，充分搅拌，得到绿色澄清溶液，然后加入0.3mol钛酸四丁酯、0.4mol柠檬酸，搅拌均匀，将上述溶液置于喷雾热解炉中，设置管温为900℃，设置惰性气体流速，使加热区域体积与气体流速之比为2min，所得到的固体产物即为NiTiO3/C复合材料。多孔球的直径为400～900nm。BET结果表明该材料的比表面积为175m2g-1。
采用本实施例制备的钠离子电池复合材料与钠片组装成扣式电池，从恒流充放电性能图中可以看出，在500mA/g的恒流放电密度下，循环200圈放电比容量仍可保持在387mAh/g。
实施例10
首先取0.5mol四水醋酸镍溶于1L丙三醇中，充分搅拌，得到绿色澄清溶液，然后加入0.5mol钛酸四丁酯、0.5mol柠檬酸，搅拌均匀，将上述溶液置于喷雾热解炉中，设置管温为800℃，设置惰性气体流速，使加热区域体积与气体流速之比为2min，所得到的固体产物即为NiTiO3/C复合材料。多孔球的直径为400～1000nm。BET结果表明该材料的比表面积为135m2g-1。
采用本实施例制备的钠离子电池复合材料与钠片组装成扣式电池，从恒流充放电性能图中可以看出，在500mA/g的恒流放电密度下，循环200圈放电比容量仍可保持在395mAh/g。
实施例11
首先取0.5mol四水醋酸镍溶于1L甲醇中，充分搅拌，得到绿色澄清溶液，然后加入0.5mol钛酸四丁酯、0.5mol柠檬酸，搅拌均匀，将上述溶液置于喷雾热解炉中，设置管温为1200℃，设置惰性气体流速，使加热区域体积与气体流速之比为2min，所得到的固体产物即为NiTiO3/C复合材料。多孔球的直径为300～900nm。BET结果表明该材料的比表面积为166m2g-1。
采用本实施例制备的钠离子电池复合材料与钠片组装成扣式电池，从恒流充放电性能图中可以看出，在500mA/g的恒流放电密度下，循环200圈放电比容量仍可保持在395mAh/g。
实施例12
首先取0.5mol四水醋酸镍溶于1L乙二醇中，充分搅拌，得到绿色澄清溶液，然后加入0.5mol钛酸四丁酯、0.5mol柠檬酸，搅拌均匀，将上述溶液置于喷雾热解炉中，设置管温为600℃，设置惰性气体流速，使加热区域体积与气体流速之比为2min，所得到的固体产物即为NiTiO3/C复合材料。多孔球的直径为500～1000nm。BET结果表明该材料的比表面积为122m2g-1。
采用本实施例制备的钠离子电池复合材料与钠片组装成扣式电池，从恒流充放电性能图中可以看出，在500mA/g的恒流放电密度下，循环200圈放电比容量仍可保持在395mAh/g。
实施例13
首先取0.5mol四水醋酸镍溶于1L乙醇中，充分搅拌，得到绿色澄清溶液，然后加入0.5mol钛酸四丁酯、0.5mol乳酸，搅拌均匀，将上述溶液置于喷雾热解炉中，设置管温为800℃，设置惰性气体流速，使加热区域体积与气体流速之比为2min，所得到的固体产物即为NiTiO3/C复合材料。多孔球的直径为400～1000nm。BET结果表明该材料的比表面积为160m2g-1。
采用本实施例制备的钠离子电池复合材料与钠片组装成扣式电池，从恒流充放电性能图中可以看出，在500mA/g的恒流放电密度下，循环200圈放电比容量仍可保持在390mAh/g。
实施例14
首先取0.5mol四水醋酸镍溶于1L乙醇中，充分搅拌，得到绿色澄清溶液，然后加入0.5mol钛酸四丁酯、0.5mol赖氨酸，搅拌均匀，将上述溶液置于喷雾热解炉中，设置管温为700℃，设置惰性气体流速，使加热区域体积与气体流速之比为2min，所得到的固体产物即为NiTiO3/C复合材料。多孔球的直径为500～800nm。BET结果表明该材料的比表面积为110m2g-1。
采用本实施例制备的钠离子电池复合材料与钠片组装成扣式电池，从恒流充放电性能图中可以看出，在500mA/g的恒流放电密度下，循环200圈放电比容量仍可保持在401mAh/g。
对比例1
首先取0.3mol四水醋酸镍溶于1L乙醇中，充分搅拌，得到绿色澄清溶液，然后加入0.3mol钛酸四丁酯、0.6mol柠檬酸，搅拌均匀，将上述溶液置于喷雾热解炉中，设置管温为300℃，设置惰性气体流速，使加热区域体积与气体流速之比为2min，收集产物。XRD未检测到纯相物质。
对比例2
首先取0.3mol四水醋酸镍溶于1L乙醇中，充分搅拌，得到绿色澄清溶液，然后加入0.3mol钛酸四丁酯、0.6mol柠檬酸，搅拌均匀，将上述溶液置于喷雾热解炉中，设置管温为600℃，设置惰性气体流速，使加热区域体积与气体流速之比为0.5min，收集产物。XRD未检测到纯相物质。
对比例3
首先取0.4mol四水醋酸镍溶于1L乙醇中，充分搅拌，得到绿色澄清溶液，然后加入0.4mol钛酸四丁酯、搅拌均匀，将上述溶液置于喷雾热解炉中，设置管温为600℃，设置惰性气体流速，使加热区域体积与气体流速之比为2min，收集产物。XRD表明制备出的钛酸镍有较多的杂质。
采用本实施例制备的钠离子电池复合材料与钠片组装成扣式电池，从恒流充放电性能图中可以看出，在500mA/g的恒流放电密度下，循环200圈放电比容量仅为80mAh/g。
对比例4
首先取1mol四水醋酸镍溶于1L乙醇中，充分搅拌，得到绿色澄清溶液，然后加入1mol钛酸四丁酯、1mol柠檬酸，搅拌均匀，将上述溶液置于喷雾热解炉中，设置管温为600℃，设置惰性气体流速，使加热区域体积与气体流速之比为2min，收集产物。XRD表明制备出的钛酸镍有较多的杂质。
采用本实施例制备的钠离子电池复合材料与钠片组装成扣式电池，从恒流充放电性能图中可以看出，在500mA/g的恒流放电密度下，循环200圈放电比容量仅为190mAh/g。
对比例5
首先取0.5mol四水醋酸镍溶于1L乙醇中，充分搅拌，得到绿色澄清溶液，然后加入1mol钛酸四丁酯、0.5mol柠檬酸，搅拌均匀，将上述溶液置于喷雾热解炉中，设置管温为800℃，设置惰性气体流速，使加热区域体积与气体流速之比为2min，收集产物。XRD表明制备出的钛酸镍有较多的杂质。
采用本实施例制备的钠离子电池复合材料与钠片组装成扣式电池，从恒流充放电性能图中可以看出，在500mA/g的恒流放电密度下，循环200圈放电比容量仅为210mAh/g。

Claims (10)

1.一种用于钠离子电池的NiTiO3/C复合材料，其特征在于，为钛酸镍和碳复合而成的多孔纳米球。
2.如权利要求1所述的用于钠离子电池的NiTiO3/C复合材料，其特征在于，所述的多孔纳米球的直径为300～1000nm；比表面积为100～200m2g-1。
3.一种权利要求1～2任一项所述的用于钠离子电池的NiTiO3/C复合材料的制备方法，其特征在于，将镍源分散和/或溶解在溶剂中，得镍溶液；再向所述的镍溶液投加钛源、络合碳源，搅拌混合后喷雾热解得所述的NiTiO3/C复合材料。
4.如权利要求3所述的用于钠离子电池的NiTiO3/C复合材料的制备方法，其特征在于，喷雾热解在喷雾热解炉中进行，喷雾热解的温度为600～1200℃；喷雾热解炉的加热部分的体积与保护性气体的流速比为1～5min。
5.如权利要求3或4所述的用于钠离子电池的NiTiO3/C复合材料的制备方法，其特征在于，所述的络合碳源为水溶性羧酸；优选为C2～10的一元至三元羧酸。
6.如权利要求5所述的用于钠离子电池的NiTiO3/C复合材料的制备方法，其特征在于，所述的络合碳源为乳酸、柠檬酸、氨基酸中的至少一种。
7.如权利要求3所述的用于钠离子电池的NiTiO3/C复合材料的制备方法，其特征在于，所述的溶剂为水、C1～4醇中的至少一种；所述的镍溶液的Ni2+浓度为0.2～0.8mol/L。
8.如权利要求7所述的用于钠离子电池的NiTiO3/C复合材料的制备方法，其特征在于，所述的络合碳源和镍源的Ni2+的摩尔比为0.5～3∶1。
9.如权利要求3所述的用于钠离子电池的NiTiO3/C复合材料的制备方法，其特征在于，所述的镍源为水溶性的镍化合物及其水合物；所述的钛源为钛酸四丁酯、钛酸四乙酯、钛酸异丙酯的至少一种。
10.一种权利要求1～2任一项的NiTiO3/C复合材料的应用，其特征在于，将所述NiTiO3/C复合材料用于制备钠离子电池的负极。
CN201610969567.9A 2016-11-04 2016-11-04 一种用于钠离子电池的NiTiO3/C复合材料、制备和应用 Active CN106328918B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610969567.9A CN106328918B (zh) 2016-11-04 2016-11-04 一种用于钠离子电池的NiTiO3/C复合材料、制备和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610969567.9A CN106328918B (zh) 2016-11-04 2016-11-04 一种用于钠离子电池的NiTiO3/C复合材料、制备和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106328918A true CN106328918A (zh) 2017-01-11
CN106328918B CN106328918B (zh) 2019-11-29

Family

ID=57816668

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610969567.9A Active CN106328918B (zh) 2016-11-04 2016-11-04 一种用于钠离子电池的NiTiO3/C复合材料、制备和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106328918B (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106450255A (zh) * 2016-11-05 2017-02-22 中南大学 一种钠离子电池的NiTiO3/C负极材料、制备及应用
CN106946296A (zh) * 2017-03-03 2017-07-14 中南大学 一种微米级单晶镍酸锂及其制备方法和应用
CN107507974A (zh) * 2017-08-15 2017-12-22 中南大学 一种钛酸亚铁材料及其制备方法和应用
CN108281620A (zh) * 2017-12-15 2018-07-13 上海电力学院 一种钠离子电池负极材料二氧化钛的制备方法
CN109772338A (zh) * 2019-03-25 2019-05-21 中国地质大学（北京） 一种含缺陷的Ni/NiTiO3-x/C复合纳米纤维膜光催化材料
CN110518214A (zh) * 2019-09-02 2019-11-29 齐鲁工业大学 一种氮氢原位双掺杂软碳/磷酸钒钠复合材料及其制备方法与应用
CN114678497A (zh) * 2022-03-14 2022-06-28 佛山仙湖实验室 一种掺杂改性钠离子电池正极材料及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101944591A (zh) * 2010-09-14 2011-01-12 耿世达 一种锂离子电池用钛酸锂负极材料及其制备方法
CN103779551A (zh) * 2014-01-08 2014-05-07 北京理工大学 一步制备碳改性锂离子电池Li4Ti5O12负极材料的方法
CN104241626A (zh) * 2013-06-17 2014-12-24 华南理工大学 锂离子电池钒酸锂负极材料的溶胶-凝胶制备方法
CN105742591A (zh) * 2016-03-02 2016-07-06 三峡大学 一种碳包覆Na3VO4复合负极材料、制备方法及应用

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101944591A (zh) * 2010-09-14 2011-01-12 耿世达 一种锂离子电池用钛酸锂负极材料及其制备方法
CN104241626A (zh) * 2013-06-17 2014-12-24 华南理工大学 锂离子电池钒酸锂负极材料的溶胶-凝胶制备方法
CN103779551A (zh) * 2014-01-08 2014-05-07 北京理工大学 一步制备碳改性锂离子电池Li4Ti5O12负极材料的方法
CN105742591A (zh) * 2016-03-02 2016-07-06 三峡大学 一种碳包覆Na3VO4复合负极材料、制备方法及应用

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
RAMCHANDRA S. KALUBARME等: "Nickel-titanium oxide as a novel anode material for rechargeable sodium-ion batteries", 《JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A》 *
唐元洪: "喷雾热解法", 《纳米材料导论》 *

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106450255A (zh) * 2016-11-05 2017-02-22 中南大学 一种钠离子电池的NiTiO3/C负极材料、制备及应用
CN106946296A (zh) * 2017-03-03 2017-07-14 中南大学 一种微米级单晶镍酸锂及其制备方法和应用
CN106946296B (zh) * 2017-03-03 2019-01-25 中南大学 一种微米级单晶镍酸锂及其制备方法和应用
CN107507974A (zh) * 2017-08-15 2017-12-22 中南大学 一种钛酸亚铁材料及其制备方法和应用
CN108281620A (zh) * 2017-12-15 2018-07-13 上海电力学院 一种钠离子电池负极材料二氧化钛的制备方法
CN109772338A (zh) * 2019-03-25 2019-05-21 中国地质大学（北京） 一种含缺陷的Ni/NiTiO3-x/C复合纳米纤维膜光催化材料
CN109772338B (zh) * 2019-03-25 2020-05-08 中国地质大学（北京） 一种含缺陷的Ni/NiTiO3-x/C复合纳米纤维膜光催化材料
CN110518214A (zh) * 2019-09-02 2019-11-29 齐鲁工业大学 一种氮氢原位双掺杂软碳/磷酸钒钠复合材料及其制备方法与应用
CN110518214B (zh) * 2019-09-02 2020-08-04 齐鲁工业大学 一种氮氢原位双掺杂软碳/磷酸钒钠复合材料及其制备方法与应用
CN114678497A (zh) * 2022-03-14 2022-06-28 佛山仙湖实验室 一种掺杂改性钠离子电池正极材料及其制备方法
CN114678497B (zh) * 2022-03-14 2024-02-06 佛山仙湖实验室 一种掺杂改性钠离子电池正极材料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106328918B (zh) 2019-11-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106328918B (zh) 一种用于钠离子电池的NiTiO3/C复合材料、制备和应用
CN103022459B (zh) 一种石墨烯/钛酸锂复合负极材料的制备方法
CN102569769B (zh) 一种钛酸锂与石墨烯复合电极材料的制备方法
CN102694152B (zh) 一种负极活性材料及其制备方法和一种锂离子电池
CN106410153B (zh) 一种氮化钛包覆钛酸镍复合材料及其制备方法和应用
CN103972497B (zh) 锂离子电池Co2SnO4/C纳米复合负极材料及其制备与应用
CN101308926B (zh) 正硅酸盐包覆的锂离子电池复合正极材料及其制备方法
CN103400962A (zh) 一种球形LiFePO4/(C+La2/3-xLi3xTiO3)复合物正极材料及其制备方法
CN107359314A (zh) 一种锂离子电池负极钛酸锂/炭复合材料的合成方法
CN105226267B (zh) 三维碳纳米管修饰尖晶石镍锰酸锂材料及其制备方法和应用
CN107403918A (zh) 一种包覆氮掺杂石墨烯三元材料的制备方法
CN103390748B (zh) 一种氧化铝包覆钴酸锂正极材料的制备方法
CN106058312A (zh) 一种固态化离子液体电解质、其制备方法及应用
CN106450207B (zh) 一种锡化硒/氧化锡复合材料及其制备方法及应用
CN104852040B (zh) 一种高倍率锂离子电池的镍锰酸锂正极材料的制备方法
CN100583506C (zh) 一种制备多孔锂离子电池正极材料的方法
CN105226273A (zh) 一种磷酸锰铁锂及其制备方法及应用
CN105470468A (zh) 一种氟掺杂磷酸铁锰锂正极材料及其制备方法
CN106299344A (zh) 一种钠离子电池钛酸镍负极材料及其制备方法
CN106058213A (zh) 一种二硒化锡/聚乙烯亚胺复合材料及其制备方法和应用
CN105514375A (zh) 一种碳包覆Na0.55Mn2O4·1.5H2O纳米复合材料及其制备方法
CN110112387A (zh) 一种亚氧化钛包覆改性的正极材料及其制备方法
CN104241628A (zh) 一种二氧化钛修饰的三氧化二铁微球的制法及其制得的产品和用途
CN104425799B (zh) 一种硼酸铁锂块状电极及其制备方法
Huang et al. Electrodeposition and electrochemical properties of novel ternary tin–cobalt–phosphorus alloy electrodes for lithium-ion batteries

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant