宫勇吉SusMat：极端电流密度下10000次循环，262 Wh/kg高性能钠电!

2022年10月31日上午12:19 • 顶刊 • 阅读 18

提高钛基材料的倍率能力对于发挥其作为钠离子电池（SIBs）负极材料的潜力至关重要。

北京航空航天大学宫勇吉等通过一步法合成了具有均匀分布超薄碳纳米片的锰掺杂钛酸钠纳米线（Mn-NTO@C），显示了更高的功率密度。

图1. 材料制备示意

所制备的Mn-NTO@C展示了混合储能的实现，它协调了扩散控制的行为和赝电容控制的行为。研究发现，Mn杂原子可以提高Na₂Ti₃O₇相在扩展晶格中的比例，促进钠离子的扩散控制插入/脱出过程。

同时，Mn-NTO纳米线和碳纳米片的混合形态提供了一个促进的结构稳定性。电容分析显示，Mn-NTO@C通过混合扩散-赝电容控制过程发挥作用，在10 mV s^-1时产生近92%的电容贡献。

图2. Mn-NTO@C的电容分析

因此，组装的Na||Mn-NTO@C半电池在24 A g^-1的极端电流密度下工作良好，循环次数达10000次，容量保持率达95.2%。

此外，Mn-NTO@C||Na₃V₂(PO₄)₃(NVP)全电池在20 A g^-1的条件下，在超过10000次的循环中，每循环的衰减量只有0.0015%，全电池的能量密度和功率密度分别达到了262 Wh kg^-1和16.3 kW kg-¹的超高水平。

图3. Mn-NTO@C||NVP的电化学性能

Sodium titanate nanowires for Na+-based hybrid energy storage with high power density. SusMat 2022. DOI: 10.1002/sus2.95

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