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缺氧碳包覆自组织TiO?纳米管的自增强钠离子存储

DOI：10.1021/acsaem.8b01712 期刊：ACS Applied Energy Materials 出版年份：2018 更新时间：2025-09-23 15:21:01
摘要： 钠离子电池的发展很大程度上源于锂资源成本上升及储量有限。自组织且定向良好的二氧化钛（TiO2）纳米管阵列因其固有安全性、低成本和结构稳定性，被视为极具吸引力的钠离子电池负极材料。本研究报道了在氩气/乙炔（Ar/C2H2）氛围中退火处理的阳极生长自组织TiO2纳米管（TiO2-x-C）的嵌钠/脱钠特性。研究发现锐钛矿型TiO2-x-C纳米管在循环过程中展现出显著的电荷存储容量自提升现象，在30 mA g-1（C/20）电流密度下达到202.2±50.6 mAh g-1的比容量。后续动力学分析揭示了赝电容效应对TiO2-x-C纳米管快速嵌钠过程的主导作用。这种赝电容特性使TiO2-x-C纳米管具备卓越的高倍率性能，在12 A g-1（20C）电流密度下仍能保持58.4±14.6 mAh g-1的比容量。
作者： Engelbert Portenkirchner，Daniel Werner，Sebastian Liebl，David Stock，Andrea Auer，Julia Kunze-Liebh?user
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究阳极生长、自组织TiO2纳米管在Ar/C2H2气氛中退火后对钠离子电池的嵌钠和脱钠特性。

研究成果

锐钛矿型TiO2-x-C纳米管在循环过程中展现出显著的自我提升的电荷存储能力，在C/20倍率下具有202.2±50.6 mAh g-1的比容量，并且在20C高倍率下表现出优异的倍率性能，其比容量为58.4±14.6 mAh g-1。在快速钠化过程中，赝电容贡献主导了钠的存储过程。

研究不足

该研究的局限性在于：由于活性质量测定不准确以及形态参数的相对误差较大，导致与称重容量相关的不确定性。

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