Полый углерод

Jun 19, 2023

28 июля 2023 г.

Эта статья была проверена в соответствии с редакционным процессом и политикой Science X. Редакторы выделили следующие атрибуты, гарантируя при этом достоверность контента:

проверенный фактами

надежный источник

корректура

Чжан Наньнань, Китайская академия наук

Согласно исследованию, опубликованному в журнале Renewables, исследовательская группа под руководством профессора Ху Линьхуа из Хэфэйского института физических наук Китайской академии наук улучшила характеристики металлоионных батарей за счет повышения электропроводности и ионной подвижности материалов электродов.

Диоксид титана анатаз (TiO2) вызвал большой интерес в качестве перспективного анода для литий-ионных аккумуляторов благодаря своим уникальным свойствам, таким как стабильность, низкая стоимость, экологичность и безопасность. Однако, как полупроводнику, присущая TiO2 низкая ионная и электропроводность приводит к ограниченной емкости, низкой скорости и циклическим характеристикам, что серьезно затрудняет его практическое применение.

В этом исследовании исследователи исследовали свойства кислородных вакансий и полых сфер O2, легированных углеродом (HS-TiO2), и сравнили их с полностью окисленными белыми полыми сферами TiO2 (W-TiO2).

Они обнаружили, что ширина запрещенной зоны была меньше, когда к анатазу TiO2 добавлялись углеродные примеси и кислородные вакансии (VO).

Кроме того, наличие локализованных электронов приводило к снижению барьера для движения ионов Li, что ускоряло скорость диффузии ионов. Это сделало вакансии кислорода и полую сферу TiO2, легированную углеродом (HS-TiO2), более обратимыми, чем полностью окисленный TiO2 (W-TiO2), когда ионы Li добавлялись и удалялись.

Изменяя продолжительность сольвотермической реакции, исследователи могут управлять внутренней структурой сфер, делая их твердыми, пористыми или полыми. Эта регулировка позволяет им сохранять постоянную форму при изменении внутренней конфигурации.

Результаты этого исследования открывают путь для дальнейшего исследования и оптимизации полых сфер TiO2, легированных углеродом, и других подобных материалов.

Больше информации: Чжаоцянь Ли и др., «Локализованные электроны ускоряют ионный перенос и перенос заряда для превосходного хранения лития, возобновляемые источники энергии» (2023). DOI: 10.31635/renewables.023.202300031