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TiO₂是一種廣泛認(rèn)可的鋰離子電池插層負(fù)極材料，但由于鋰離子擴(kuò)散緩慢，其實(shí)際容量受到動(dòng)力學(xué)限制，導(dǎo)致鋰化數(shù)小于1.0。

陸俊/麥立強(qiáng)等ACS Nano：通過(guò)擴(kuò)大氧化還原范圍徹底改變 TiO2 的鋰存儲(chǔ)能力

在此，浙江大學(xué)陸俊、武漢理工大學(xué)麥立強(qiáng)以及美國(guó)阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室Khalil Amine等人通過(guò)將Si整合到TiO₂框架中來(lái)抑制TiO₂晶體的生長(zhǎng)，從而增強(qiáng)電荷轉(zhuǎn)移并在晶界處產(chǎn)生額外的活性位點(diǎn)以存儲(chǔ)鋰。此外，同步輻射 X 射線光譜和 Cs 校正電子顯微鏡充分證明了Ti 氧化還原范圍擴(kuò)大。

結(jié)果顯示，當(dāng)用于鋰存儲(chǔ)時(shí)，該材料實(shí)現(xiàn)了559 mAh g^-1的高可逆容量，是基于所有活性物質(zhì)計(jì)算的理論最大值（483 mAh g^-1）的116%，同時(shí)保持了優(yōu)異的倍率性能和良好的循環(huán)穩(wěn)定性。

圖1. 結(jié)構(gòu)表征

總之，該工作采用一種簡(jiǎn)便有效的噴霧干燥法制備了具有擴(kuò)展Ti氧化還原范圍的硅晶型銳鈦礦TiO₂/碳。由于Si的集成和非晶態(tài)碳基體的存在，制備的Si- TiO₂ /C電極作為L(zhǎng)IBs的負(fù)極材料，LIB表現(xiàn)出高的可逆容量(超過(guò)最大理論容量)、優(yōu)越的倍率性能和良好的循環(huán)穩(wěn)定性。

因此，該工作為顯著提高TiO₂基負(fù)極材料的電荷存儲(chǔ)能力提供了一種直接而有效的策略，為高性能鋰離子電池的發(fā)展提供了一條有前景的道路。

圖2. 電池性能

Revolutionizing Lithium Storage Capabilities in TiO2 by Expanding the Redox Range, ACS Nano 2023 DOI: 10.1021/acsnano.3c06684

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