TiO2基锂电负极性能刷新：暴露（001）晶面，再与还原石墨烯复合学术资讯

来源：中国科学杂志社

在各种锂离子电池负极材料中，二氧化钛（TiO2）凭借无毒无害、高活性、高储量、高电化学结构稳定性、更安全的工作电压等优势脱颖而出。然而在电池充放电过程中，由于锂离子及电荷迁移速率较低，电极与电解液接触面积小，往往导致锂离子嵌入-脱出动力学和TiO2电化学性能大打折扣。武汉理工大学苏宝连教授和李昱教授课题组设计了一种新型的由暴露（001）晶面的纳米片构筑的多级孔TiO2/rGO复合材料，用于高性能锂离子电池。

该多级孔复合材料的设计有两大要点，一是暴露（001）晶面，理论计算结果表明，锐钛矿的（001）晶面具有更低的能垒，与其他晶面相比更有利于锂离子的嵌入和脱出；二是引入还原石墨烯（rGO），一方面大大提高比表面积，并维持多级孔结构的稳定，另一方面增强了该负极材料的导电性。由该材料制备的锂离子电池在不同电流密度下（1C=335 mA g-1）循环超过2000圈后仍保持稳定的循环比容量和高的库伦效率。对不同循环圈数的EIS曲线进行分析，结果表明在充放电过程中表面层阻抗（Rs）几乎不变而电子迁移阻抗（Rct）呈可逆变化。

此外，研究者还通过原位X射线衍射、扫描电镜和透射电镜探究了该材料充放电过程中中间产物的形成和转化，进一步证实了中间产物Li2Ti2O4的存在和该多级孔复合材料的循环稳定性。

相关工作以“Unprecedented and highly stable lithium storage capacity of (001) faceted nanosheet-constructed hierarchically porous TiO2/rGO hybrid architecture for high performance Li ions battery”为题发表于《国家科学评论》（National Science Review, NSR）。武汉理工大学苏宝连教授，李昱教授和金俊博士为通讯作者，博士研究生余文贝和胡执一博士为共同第一作者。

文章信息： https://doi.org/10.1093/nsr/nwaa028

来源：scichina1950 中国科学杂志社

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