物理所索鎏敏EnSM: 一种高压水系锂离子电池的TiO2 (B)负极

2023年11月1日上午9:42 • 头条, 干货, 顶刊 • 阅读 32

水系锂离子电池（ALIBs）因其固有的安全性和成本效益而被认为是有前途的大规模储能技术。然而，由于使用水系电解液遇到“正极挑战”，负极材料的选择仅限于具有相对高氧化还原电位和低容量的候选材料，从而导致低能量密度。

在此，中科院物理所索鎏敏研究员等人报告了用于ALIB的TiO₂ B（青铜矿晶型TiO₂）负极，该负极具有低锂化电位（非水电解液中为~1.6 V，水系电解液中为~1.8 V）、高容量（~200 mAh/g）和高结构稳定性，这也是TiO₂ B 首次应用于水系锂离子电池。

当TiO₂B负极与尖晶石LiMn₂O₄配对时，LiMn₂O₄//TiO₂ B全电池可以提供高容量（194.5 mAh/g，基于负极质量）和高能量密度（150 Wh/kg，基于总电极质量）。

图1. TiO₂ B纳米线的表征

此外，LiMn₂O₄//TiO₂ B全电池在1C下循环400次后容量保持率为76%，表明 TiO₂ B负极的优异循环性能，这归因于TiO₂ B纳米线的结构稳定性和盐包水 (WIS) 电解质。这项研究表明TiO₂ B 负极可为构建高能ALIBs提供新的选择。

图2. LiMn₂O₄//TiO₂ B全电池的电化学性能

TiO₂ (B) Anode for High-Voltage Aqueous Li-ion Batteries, Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.07.046

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