二氧化鈦基材料因其安全性高、穩定性好而被認為是鈉離子電池極具發展前景的陽極材料。然而,它們的低比容量和高安全工作電壓平台給高能量密度電池帶來了嚴峻的挑戰。本文通過超聲工藝和隨後的煅燒合成了由碳納米管和硫摻雜TiO2 (CNT/S-TiO2)組成的互連微片,從而實現了高性能材料的製備。swcnts的應用克服了厚電極製備過程中結構不穩定的問題。在CNT/S-TiO2複合材料中摻入swcnts和硫摻雜劑不僅提高了電導率,而且改善了離子傳輸動力學,從而在厚電極水平上實現了快速的電荷傳遞和高比容量。因此,CNT/S-TiO2表現出優異的速率性能(從0.3℃到15℃,容量保留率為72.4%)和長循環穩定性(在1.96 mg cm−2負載下循環10000次)。更重要的是,厚電極(21.2 mg cm - 2)中S-TiO2含量高(90%),在100次循環後仍能保持3.4 mA h cm - 2的高面積容量,超過了實際應用要求。
圖文簡介
CNT/S-TiO2的形貌和結構表徵。a)與傳統電極製作工藝相比,高質量負載CNT/S-TiO2電極的優點。b,c) SEM圖像。d)長時間超聲處理後的TEM圖像。e) XRD圖譜,f)拉曼光譜。g) EPR譜。h) ti2p, i) o1s, j) s2p的高解析度XPS光譜。
CNT/S-TiO2在NIBs中的電化學性能。a) CV曲線,b) CNT/S-TiO2的GCD電壓曲線。c)評價性能。d)不同電流密度下CNT/S-TiO2的電壓分布圖。e)長期循環性能。f)不同掃描速率下的CV曲線。CNT/ s - tio2在g) 0.8 mV s−1和h)其他掃描速率下的電容貢獻。
CNT/S-TiO2高質量負載電極的電化學性能。a)初始周期的ICE值和第20個周期的過電位值。b)第20個周期的電壓分布圖。c)質量載荷與面積容量和循環性能的關係圖。d)速率性能和e)在不同電流密度下的相應電壓分布圖。
CNT/S-TiO2電極的a)俯視圖和b)側視圖的SEM圖像。c,g) CNT/S-TiO2電極,d, h) CNT/TiO2電極,e,i) TiO2- cmc - ab電極c,d,e)循環前,g,h,i)循環100次後的室內側視圖SEM圖像。f)電極結構與Na+/電子輸運關係示意圖。
論文信息
原文連結:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202301996
通訊作者:伍倫貢大學Nana Wang,上海理工大學,山東大學Jian Yang
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