鋰離子電池(LIBs)一直被認(rèn)為是電動(dòng)汽車(EVs)有前景的動(dòng)力源之一，因其有助于減少柴油和汽油車的二氧化碳排放，也是緩解**變暖日益嚴(yán)重的解決辦法。然而，鋰離子電池的問(wèn)題，缺乏高儲(chǔ)能能力、良好的循環(huán)壽命和快速充電特性嚴(yán)重阻礙了鋰離子電池在電動(dòng)汽車上的實(shí)際應(yīng)用。探尋合適的陽(yáng)極材料一直是改善鋰離子電池儲(chǔ)能和壽命問(wèn)題，以及提高充電效率的更的解決途徑。

美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室及田納西大學(xué)化學(xué)系的戴勝等人報(bào)道了一種簡(jiǎn)便的快充納米多孔TiNb₂O₇(NPTNO)陽(yáng)極的合成方法，以ILs作為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向模板。所制備的NPTNO具有充電速度快、比容量高、循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是下一代LIBs陽(yáng)極材料的理想候選材料。恒電流間歇滴定技術(shù)(GITT)的研究表明，NPTNO與電解液接觸面積大，Li⁺擴(kuò)散距離短，Li⁺擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)增強(qiáng)，是提高電池性能的主要原因。

文章的合成途徑如圖1a所示，在前驅(qū)體中添加[Bmim][NTf₂]作為模板導(dǎo)向劑，通過(guò)攪拌形成凝膠，移除[Bmim][NTf₂]后，進(jìn)行燒結(jié)。燒結(jié)溫度為700和850 ℃，燒結(jié)產(chǎn)物命名為TNO700和TNO850。結(jié)構(gòu)表征結(jié)果表明，TNO700比TNO850具有更高的比表面積和更豐富的孔道結(jié)構(gòu)。通過(guò)TEM測(cè)量到TNO700和TNO850的平均晶粒尺寸分別為18.4和29.2 nm，測(cè)量到(110)和(003)晶面的晶面間距分別為0.370和0.341 nm，該結(jié)果和XRD的結(jié)果一致。

充電研究結(jié)果表明，即使在50 C的充電速率下，NPTNO也表現(xiàn)出210 mAh g^-1的高可逆容量，并且在5 C下1000個(gè)循環(huán)中半電池容量保持率為74%，在1 C和2 C下，LiNi_0.5Mn_1.5O₄全電池容量保持率分別為81%和87%。對(duì)1000次循環(huán)NPTNO電極的研究表明，IL介孔結(jié)構(gòu)可以減輕重復(fù)Li⁺插入-提取過(guò)程引起的重復(fù)機(jī)械應(yīng)力和體積波動(dòng)，從而提高NPTNO電池的循環(huán)性能。

恒電流間歇滴定法測(cè)得的Li⁺擴(kuò)散系數(shù)表明，基于快速Li⁺擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)，IL模板策略確實(shí)保證了NPTNO電池的快速充電能力。得益于納米多孔結(jié)構(gòu)，無(wú)阻礙Li⁺擴(kuò)散路徑的NPTNO電池比其它鈦基氧化物材料具有更的充電速率性能，比其它TNO材料具有更好的循環(huán)性能。

因此，該文證明了IL導(dǎo)向的NPTNO具有的電化學(xué)性能，使IL導(dǎo)向NPTNO電池成為一種很有前途的可快速充電LIBs陽(yáng)極材料。

原文鏈接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/smll.202001884

原文作者：

Runming Tao, Guang Yang, Ethan C. Self, Jiyuan Liang, John R. Dunlap, Shuang Men, Chi-Linh Do-Thanh, Jixing Liu, Yiman Zhang, Sheng Zhao, Hailong Lyu, Alexei P. Sokolov, Jagjit Nanda, Xiao-Guang Sun and Sheng Dai

DOI: 10.1002/smll.202001884

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