陆俊/麦立强等ACS Nano：通过扩大氧化还原范围彻底改变 TiO2 的锂存储能力

TiO₂是一种广泛认可的锂离子电池插层负极材料，但由于锂离子扩散缓慢，其实际容量受到动力学限制，导致锂化数小于1.0。

在此，浙江大学陆俊、武汉理工大学麦立强以及美国阿贡国家实验室Khalil Amine等人通过将Si整合到TiO₂框架中来抑制TiO₂晶体的生长，从而增强电荷转移并在晶界处产生额外的活性位点以存储锂。此外，同步辐射 X 射线光谱和 Cs 校正电子显微镜充分证明了Ti 氧化还原范围扩大。

结果显示，当用于锂存储时，该材料实现了559 mAh g^-1的高可逆容量，是基于所有活性物质计算的理论最大值（483 mAh g^-1）的116%，同时保持了优异的倍率性能和良好的循环稳定性。

图1. 结构表征

总之，该工作采用一种简便有效的喷雾干燥法制备了具有扩展Ti氧化还原范围的硅晶型锐钛矿TiO₂/碳。由于Si的集成和非晶态碳基体的存在，制备的Si- TiO₂ /C电极作为LIBs的负极材料，LIB表现出高的可逆容量(超过最大理论容量)、优越的倍率性能和良好的循环稳定性。

因此，该工作为显著提高TiO₂基负极材料的电荷存储能力提供了一种直接而有效的策略，为高性能锂离子电池的发展提供了一条有前景的道路。

图2. 电池性能

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

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