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中科大陳春華Nano Energy：循環(huán)10000次的新型鋰電負(fù)極！

在過(guò)去的幾十年里，可充鋰離子電池在很大程度上促進(jìn)了現(xiàn)代文明的發(fā)展。然而，如今鋰離子技術(shù)仍以早期發(fā)明的材料為主，體積容量低，循環(huán)壽命有限。

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)陳春華等合成了一種鋰離子導(dǎo)電鈣鈦礦材料Li_0.33La_0.56T_i0.9Ni_0.1O_3-δ作為新型負(fù)極材料。

圖1（a）各種負(fù)極的體積容量與體積變化率；（b）LLTN的微觀結(jié)構(gòu)工程處理

作者首先采用B位摻雜策略，將成分從正常的Li_3xLa_2/3-xTiO₃(LLTO)改變?yōu)長(zhǎng)i_0.33La_0.55Ti_0.9Ni_0.1O_3-δ(LLTN)，這也在結(jié)構(gòu)中引入了氧空位。然后，在還原氣氛下在LLTN上負(fù)載碳涂層，這也觸發(fā)了Ni從LLTN中的原位溶出，并在LLTN上形成許多納米Ni突起。原位溶解的Ni納米粒子錨定在鈣鈦礦基底表面，可以顯著改善電荷轉(zhuǎn)移的動(dòng)力學(xué)，引入的豐富空位可以提高電子導(dǎo)電性并提供額外的鋰存儲(chǔ)位點(diǎn)，并幾乎沒(méi)有體積變化。

因此，LLTN@C可作為一種高度耐用的低壓和快速充電LIBs負(fù)極，與其他同類(lèi)產(chǎn)品（包括最先進(jìn)的石墨負(fù)極）相比，它具有全方位的突出特性。

圖2 電化學(xué)性能

這種新型負(fù)極具有低工作電位（1 V vs. Li⁺/Li）、高可逆容量（不同模式下為352或457 mAh g^-1）、超長(zhǎng)循環(huán)壽命（2 A g^-1下超過(guò)10,000次循環(huán)）、優(yōu)異的高倍率和低溫性能（25℃、4 A g^-1時(shí)為150 mAh g^-1；0℃、0.2 A g^-1時(shí)為210 mAh g^-1）。

特別是，這種超級(jí)負(fù)極（Super A?）可以實(shí)現(xiàn)高達(dá)2267 Ah L^-1的超高體積容量（Li₄Ti₅O₁₂、石墨和鋰分別為 608、837和2062 Ah L^-1）。這項(xiàng)工作為商業(yè)鋰離子電池提供了一種有前途的下一代負(fù)極材料，還提供了一種新的方法來(lái)設(shè)計(jì)用于電化學(xué)可充電池的陶瓷基電極材料。

圖3 超長(zhǎng)壽命和倍率性能的起源

A Microstructure Engineered Perovskite Super Anode with Li-Storage Life of Exceeding 10000 Cycles. Nano Energy 2022. DOI: 10.1016/j.nanoen.2022.106972

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