协同的双碳网络弥合了Mn-Doped TiNb2O7用于快速充电离子电池的阳极
Lipeng Huang1, Yuxin Huang1, Junxiang Wang1
1School of Materials and Energy, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China.
ACS applied materials & interfaces
|September 10, 2025
概括
这项研究增强了氧化 (TiNb2O7) 离子电池的阳极材料,通过和的合物,并创建一个双碳网络. 这提高了导电性,为下一代电池带来了卓越的快充和循环稳定性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 储能 储能 储能 储能 储能 储能
背景情况:
- 离子电池的阳极材料需要高安全性,能量密度和快速充电能力.
- 氧化 (TiNb2O7) 由于其瓦兹利-罗斯结构,具有较高的理论容量和快速充电潜力.
- 由于TiNb2O7的电导率较差,因此在电池中的实际应用受到限制.
研究的目的:
- 通过解决其低导电性来提高TiNb2O7的电化学性能.
- 为先进的离子电池开发一种具有改进的离子和电子导电性的新型阳极材料.
主要方法:
- 针对TiNb2O7.7,采用了一种集成的内部和外部修改策略.
- 内部修饰涉及通过水热反应用 (Mn) 离子进行注.
- 外部修改通过第二次热水反应使用减少的氧化石墨烯 (rGO) 和碳纳米管 (CNT) 构建了一个桥梁导电网络.
主要成果:
- 由此产生的Mn-doped TiNb2O7具有双碳网 (Mn0.1-TNO@rGO/CNT),在0.5°C时表现出280mAhg-1的特定容量.
- 在30°C下达到177mAhg-1的高速率容量,并在200次0.5°C下保持84.1%的极佳循环稳定性.
- 该材料在广泛的温度范围内表现出卓越的速度性能和循环稳定性,在循环过程中抑制了裂纹.
结论:
- 双碳网络桥梁和Mn-doping战略有效地提高了TiNb2O7.7的导电性和电化学性能.
- Mn0.1-TNO@rGO/CNT显示出作为快充离子电池的高性能阳极材料的巨大潜力.
- 使用高质量载荷电池和全电池配置证明了实际可行性,这表明它已经为现实应用做好了准备.
