中科大陈春华Nano Energy：循环10000次的新型锂电负极！

在过去的几十年里，可充锂离子电池在很大程度上促进了现代文明的发展。然而，如今锂离子技术仍以早期发明的材料为主，体积容量低，循环寿命有限。

中国科学技术大学陈春华等合成了一种锂离子导电钙钛矿材料Li_0.33La_0.56T_i0.9Ni_0.1O_3-δ作为新型负极材料。

图1（a）各种负极的体积容量与体积变化率；（b）LLTN的微观结构工程处理

作者首先采用B位掺杂策略，将成分从正常的Li_3xLa_2/3-xTiO₃(LLTO)改变为Li_0.33La_0.55Ti_0.9Ni_0.1O_3-δ(LLTN)，这也在结构中引入了氧空位。然后，在还原气氛下在LLTN上负载碳涂层，这也触发了Ni从LLTN中的原位溶出，并在LLTN上形成许多纳米Ni突起。原位溶解的Ni纳米粒子锚定在钙钛矿基底表面，可以显著改善电荷转移的动力学，引入的丰富空位可以提高电子导电性并提供额外的锂存储位点，并几乎没有体积变化。

因此，LLTN@C可作为一种高度耐用的低压和快速充电LIBs负极，与其他同类产品（包括最先进的石墨负极）相比，它具有全方位的突出特性。

图2 电化学性能

这种新型负极具有低工作电位（1 V vs. Li⁺/Li）、高可逆容量（不同模式下为352或457 mAh g^-1）、超长循环寿命（2 A g^-1下超过10,000次循环）、优异的高倍率和低温性能（25℃、4 A g^-1时为150 mAh g^-1；0℃、0.2 A g^-1时为210 mAh g^-1）。

特别是，这种超级负极（Super A©）可以实现高达2267 Ah L^-1的超高体积容量（Li₄Ti₅O₁₂、石墨和锂分别为 608、837和2062 Ah L^-1）。这项工作为商业锂离子电池提供了一种有前途的下一代负极材料，还提供了一种新的方法来设计用于电化学可充电池的陶瓷基电极材料。

图3 超长寿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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