[00809690]基于低共熔溶剂制备钠离子电池纳微结构Na₂Ti₃O₇/C负极材料

项目采用低成本的低共熔溶剂热法，在温和条件下制备了具有较好电化学性能的Na₂Ti₃O₇等钠/锂离子储存材料，开展了如下方面的研究： (1)在分析Na₂Ti₃O₇材料的形成机制的研究基础上，确定了Na₂Ti₃O₇负极材料的制备工艺参数、产品微观结构与电化学性能的关系，优化了合成工艺。最佳工艺下合成材料在各不同倍率下循环10圈的倍率性能图及充放电曲线，在0.1、0.2、0.5、1.0、2.0、5.0C倍率下材料的放电比容量为194、177、161、147、128、103mAh·g^-1，当电流又恢复至0.1C时，在随后的循环中放电比容量仍然可以保持在169mAh·g^-1，相比于大多数合成的NTO材料来说具有较好的倍率性能。使用氯化胆碱/乙二醇低共熔溶剂热法不仅能缩短传统合成Na₂Ti₃O₇的工艺过程，且Na₂Ti₃O₇产物表现出较好的电化学性能。研究了上述材料在充放电过程中的动力学行为：低共熔溶剂热法合成的Na₂Ti₃O₇材料的赝电容行为占比都超过了全部电荷的85％以上，说明该材料的电化学动力学行为主要以赝电容行为为主，进一步解释了在氯化胆碱/乙二醇低共熔溶剂热法合成的Na₂Ti₃O₇材料稳定性较好的原因。 (2)将多壁碳纳米管与Na₂Ti₃O₇材料进行原位复合，制备了珊瑚状Na₂Ti₃O₇@CNTs材料，为Na⁺的嵌入/脱出提供了大量的吸附位点，测定并分析了组装的AC//Na₂Ti₃O₇@CNTs钠离子混合电容器的充放电性能，上述钠离子电容器在0.1A·g^-1电流密度时，功率密度达到了61.7Wh·kg^-1，能量密度为420.8W·kg^-1，其性能明显高于部分锂离子储能器件，可为钠离子电容器的研究提供参考。 该项目的研究取得了一些成果，发表学术论文5篇，授权专利1项，培养硕士生2人。研究所采用的低共熔溶剂介质中温和制备的方法对锂/钠离子电极材料的合成提供了新思路，具有一定的应用前景。