TiO_(2)/C复合材料用于钠离子电池负极的性能研究  

Study on the Performance of TiO_(2)/C Hybrids as Anode Materials of Sodium-Ion Batteries

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作  者:徐梦 刘博文 吴昱 刘庆雷[1] XU Meng;LIU Bowen;WU Yu;LIU Qinglei(The State Key Laboratory of Metal Matrix Composites,Shanghai Jiao Tong University,Shanghai 200240,China;Research Institute of Chemical Defense,Academy of Military Sciences PLA China,Beijing 102205,China)

机构地区:[1]上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室,上海200240 [2]中国人民解放军军事科学院防化研究院,北京102205

出  处:《中国材料进展》2021年第4期301-307,共7页Materials China

基  金:国家自然科学基金项目(51772187);上海市科委基础研究项目(18JC1410500,17ZR1441400,17520710600)。

摘  要:近年来,TiO_(2)作为钠离子电池(NIB)负极材料,因其低成本和高稳定性等优势受到广泛关注。但受TiO_(2)本征电子导电性的固有限制,使得TiO_(2)作为NIB负极材料导电性较差,导致其容量和倍率等性能不理想。利用海藻酸钠与金属离子自主交联反应的特性,将反应产物在最佳温度下进行简单碳化,制备了具有分级多孔结构的TiO_(2)/C复合材料,其中TiO_(2)纳米颗粒均匀地分布在多孔互连的碳基体中,该结构提升了复合材料导电性的同时扩展了钠离子反应的附着位点。将TiO_(2)/C复合材料用于NIB负极材料,在100 mA·g^(-1)的电流密度下循环300圈后,电池可逆比容量维持在180.4 mAh·g^(-1);进一步,在更高的1000 mA·g^(-1)电流密度下经过1000次循环后,电池可逆比容量维持在102.3 mAh·g^(-1),充分显示出TiO_(2)/C复合材料作为NIB负极材料的应用潜能。In recent years,titanium dioxide(TiO_(2))has attracted a lot of attention as the active anode material in sodium rechargeable battery(NIB)due to its low cost and stability.However,in practice the intrinsically slow transport kinetics of electrons in TiO_(2)prevent optimal electrochemical performance.Here,we prepared a hierarchical porous TiO_(2)/C hybrid with oxygen vacancies through a simple carbonization of a Na+controlled Ti-alginate self-crosslinking for the high-performance anode of sodium-ion batteries.Owing to the combination of hierarchical porous carbon matrix and the TiO_(2)nano-particles,the TiO_(2)/C provided a capacity of 180.4 mAh·g^(-1) after 300 cycles at a current density of 100 mA·g^(-1),and delivered an excellent reversible capacity of 102.3 mAh·g^(-1) after 1000 cycles even at a higher current density of 1000 mA·g^(-1).Such good electrochemical performance has demonstrated the great potential of TiO_(2)/C hybrids used as anodes for NIB.

关 键 词:海藻酸钠 自主交联 TiO_(2)/C复合材料 多孔结构 钠离子电池 

分 类 号:TB332[一般工业技术—材料科学与工程] TM912[电气工程—电力电子与电力传动]

 

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