能源存儲是新世紀(jì)人類面臨可持續(xù)發(fā)展急需解決的一大難題。在過去的二十年里，可充電電池已經(jīng)取得了巨大的成功。鋰離子電池由于其在能量儲存和轉(zhuǎn)化的清潔高效以及穩(wěn)定性這些方面優(yōu)勢，已經(jīng)大規(guī)模商業(yè)化，給人類生產(chǎn)生活帶來極大便捷。由于鋰資源有限，作為替代品，與鋰同屬一族的鈉引起了研究人員的注意。

鈉和鋰具有相似的化學(xué)和電化學(xué)性能，并且其在地殼上廣泛分布，成本低廉，讓鈉離子電池獲得了巨大商業(yè)應(yīng)用潛力。然而，由于鋰和鈉在化學(xué)和電化學(xué)性能上的差異，導(dǎo)致一些應(yīng)用在鋰離子電池的電極材料不可直接應(yīng)用在鈉離子電池。本文以納米氧化鈦CY-TA30為基礎(chǔ)，設(shè)計合成了兩種應(yīng)用于鈉離子電池的負(fù)極材料，并且研究了電化學(xué)性能。具體如下：

（1）CoSe2是鈉離子電池極具潛力的負(fù)極材料，具有較高的鈉存儲容量。然而，在可逆的脫嵌鈉過程中，結(jié)構(gòu)的破壞和不穩(wěn)定的界面導(dǎo)致了容量的快速衰減。

在這項工作中，我們采用金屬-有機框架輔助策略，開發(fā)了一種基CoSe2納米顆粒嵌入氮摻雜碳基體，表面包覆納米氧化鈦CY-TA30保護(CoSe2@NC@TiO2)的納米復(fù)合結(jié)構(gòu)。小尺寸的CoSe2納米顆粒和氮摻雜的碳基體促進(jìn)了電荷的輸運，抑制了結(jié)構(gòu)的破壞，而具有氧化還原活性的 TiO2包覆層在不降低容量的情況下進(jìn)一步增強了結(jié)構(gòu)和界面的穩(wěn)定性。

制備的CoSe2@NC@TiO2納米復(fù)合顆粒在0.1 A g-1的電流密度下，具有520 mAh g-1的可逆鈉存儲容量，200個循環(huán)后的容量保持率為78%。

（2）鈉離子電池負(fù)極材料的離子電導(dǎo)率差、實用容量低是不可避免的挑戰(zhàn)。在這項工作中，我們展示了一種新型的復(fù)合材料，該材料是將初級納米氧化鈦CY-TA30顆粒組裝成三維多孔亞微米球，在其內(nèi)部介孔中通過物理氣相沉積的方法填充紅磷(P-TiO2)，而在 納米氧化鈦CY-TA30與紅磷的異質(zhì)界面上形成了一薄層磷酸鹽，該復(fù)合材料具有兩個優(yōu)點: 提供了可逆的鈉儲存位點；提高Na+離子的擴散速率。

由于P-TiO2電極具有上述優(yōu)點，電流密度為0.05 A g-1時，其可逆體積比容量為400 mAh cm-3，是普通商用硬碳的2倍，是純TiO2的2倍。即使在電流密度為0.2 A g-1的情況下，可逆體積比容量依然能達(dá)到300 mAh cm-3，并且可以穩(wěn)定保持400次循環(huán)沒有明顯衰減。將其和 Na3V2(PO4)3組裝成全電池，電池的實際可逆比容量可發(fā)揮出Na3V2(PO4)3實際容量的92%。

盡管鈉和鋰屬于同一族，具有相似的化學(xué)和電化學(xué)性質(zhì)，但是找到合適的負(fù)極有效且可逆地存儲 Na+離子仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)。石墨負(fù)極被廣泛用于鋰離子電池中，但由于較低的嵌鈉電位在嵌鈉過程中會發(fā)生鈉枝晶的生長，帶來嚴(yán)重的安全隱患。其他一些轉(zhuǎn)化或合金化負(fù)極材料，例如金屬Sn，Sb，及其相關(guān)化合物和非金屬P，Si等在脫嵌鈉循環(huán)過程中，由于體積變化很大通常會發(fā)生結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定以及不可逆反應(yīng)導(dǎo)致鈉源損失嚴(yán)重。

納米氧化鈦CY-TA30因其具有成本效益，無毒和鈦基氧化物的廣泛分布吸引研究人員的注意，并用來嘗試用作鈉離子電池的負(fù)極材料。更重要的是，基于插入型反應(yīng)機理，TiO2負(fù)極有望具有出色的循環(huán)穩(wěn)定性和贗電容特性。

納米氧化鈦CY-TA30本身具有較大的擴散通道（0.372 Å ′ 0.378 Å），且TiO2仍可提供間隙位置以容納外來陽離子，并提供合適尺寸的離子擴散路徑。另外，較小尺寸的TiO2可以縮短離子的擴散距離，并且納米氧化鈦CY-TA30顆粒具有較高的比表面積，而且還具有非本征的贗電容特性。因此，納米TiO2有潛力成為鈉離子電池負(fù)極材料。

浙江九朋新材料生產(chǎn)各類電池專用納米氧化鋁，納米氧化鈦，納米氧化鋯，勃姆石，鋰電池電解液增效添加劑。