镶嵌于NH2-MIL-125(Ti)衍生氮掺多孔碳中的花状超细纳米TiO2作为高活性和稳定性的锂离子电池负极材料

O643; 由于具有高安全性和优异的循环稳定性,二氧化钛(TiO2)作为负极材料被广泛地应用于锂离子电池领域.但是较差的导电性和离子传输速率限制了TiO2的进一步应用和发展.鉴于此,我们以花状NH2-MIL-125(Ti)为前驱体和硬模板,成功合成出了具有花状结构的超细纳米TiO2/多孔氮掺杂碳片(N-doped porous carbon)复合物(记为FL-TiO2/NPC).过程中所制备的纳米TiO2-金属有机构架(Ti-MOF)展现出由二维褶皱多孔纳米片堆积、组装而成的花状结构.一方面,二维褶皱纳米片包含TiO2纳米颗粒可以增大活性物质与电解液的接触面积;另一方面,氮掺杂多孔碳基体可以提...

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Published in物理化学学报 Vol. 38; no. 6; pp. 121 - 129
Main Authors 杨越, 朱加伟, 王鹏彦, 刘海咪, 曾炜豪, 陈磊, 陈志祥, 木士春
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 佛山仙湖实验室,先进能源科学与技术广东省实验室佛山分中心,广东佛山528200%武汉理工大学,材料复合新技术国家重点实验室,武汉430070 2022
武汉理工大学,材料复合新技术国家重点实验室,武汉430070
Subjects
花状结构
NH2-MIL-125(Ti)
Lithium-ion battery
负极
N-doped porous carbon nanosheet
Anode
Flower-like structure
锂离子电池
纳米TiO2
氮掺杂多孔碳纳米片
TiO2 nanoparticles
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ISSN1000-6818
DOI10.3866/PKU.WHXB202106002

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Summary:O643; 由于具有高安全性和优异的循环稳定性,二氧化钛(TiO2)作为负极材料被广泛地应用于锂离子电池领域.但是较差的导电性和离子传输速率限制了TiO2的进一步应用和发展.鉴于此,我们以花状NH2-MIL-125(Ti)为前驱体和硬模板,成功合成出了具有花状结构的超细纳米TiO2/多孔氮掺杂碳片(N-doped porous carbon)复合物(记为FL-TiO2/NPC).过程中所制备的纳米TiO2-金属有机构架(Ti-MOF)展现出由二维褶皱多孔纳米片堆积、组装而成的花状结构.一方面,二维褶皱纳米片包含TiO2纳米颗粒可以增大活性物质与电解液的接触面积;另一方面,氮掺杂多孔碳基体可以提高整体复合物的导电性和结构完整性.将所获得的FL-TiO2/NPC作为负极组装成的锂半电池,在0.5A·g-1、300圈后仍有384.2mAh·g-1以及在1A·g-1、500圈仍有279.1 mAh·g-1的比容量.进一步性能测试表明,在2A·g-1、2000圈长循环测试后,其仍能保持256.5mAh·g-1的比容量和接近100％的库伦效率.该优异的电化学活性和稳定性主要起源于材料独特的花状结构.我们的合成策略为今后制备高储锂性能的金属氧化物/多孔氮掺杂碳负极提供了一种新的思路.
ISSN:1000-6818
DOI:10.3866/PKU.WHXB202106002