Titanium-baserede materialerer blevet bredt undersøgt inden for genopladelige lithium-ion-batterier på grund af deres stabile struktur, fremragende cyklusydelse, rigelige skorpersourcer, lave omkostninger og ikke-toksicitet. Da arbejdsmekanismerne for natrium-ion-batterier og lithium-ion-batterier ligner hinanden, er titanium-baserede materialer også blevet brugt i vid udstrækning i forskningen af natrium-ion-batterielektrodematerialer. Derudover har titanium-baserede materialer en lavere lade- og afladningsspændingsplatform i natrium-ion-batterier, hvilket har tiltrukket sig stor opmærksomhed i deres anvendelsesforskning inden for det negative elektrodeområde. På nuværende tidspunkt er forsknings-hotspots i titanium-baserede materialer hovedsageligt koncentreret om materialer som titaniumdioxid, lithiumtitanat, natriumtitanat og natriumtitaniumphosphat. I de senere år har forskernes relevante arbejde hovedsageligt været at udforske oxidations-/reduktionsmekanismen og optimeringen af den elektrokemiske ydeevne af titanium-baserede negative elektrodematerialer. Dette afsnit introducerer hovedsageligt de grundlæggende egenskaber og krystalstrukturer af flere titanium-baserede negative elektrodematerialer og forklarer materialernes modifikationsforskning, elektrokemiske ydeevne og natriumlagringsmekanisme.
Ti02 negativ elektrodemateriale
Titaniumdioxid har tiltrukket sig udbredt opmærksomhed som et typisk indlejret negativ elektrodemateriale til lithium-ion-batterier på grund af dets fordele såsom stabil struktur, ikke-toksicitet, lav pris og rigelige materialer. Ti02 er sammensat af Ti06 oktaeder og Ti4+. Polymorfen af Ti02 er relateret til forbindelsestilstanden for Ti06 oktaeder. De nuværende forskningstyper omfatter hovedsageligt anatase-, rutil-, bronze- og brookittyper, krystalstruktur. Rutil Ti02 er et tetragonalt krystalsystem. Ti-atomet er placeret i midten af gitteret, og de seks iltatomer er placeret på hjørnerne af oktaederet. Hvert oktaeder er forbundet med de omkringliggende ti oktaeder, hvoraf otte deler hjørner og to delekanter. Hvert andet Ti02-molekyle danner en enhedscelle. Strukturen af anatase Ti02 er også et tetragonalt krystalsystem, hvor hvert oktaeder er forbundet med de omgivende otte oktaeder, hvoraf fire deler kanter og fire deler hjørner. Fire Ti02'er danner en enhedscelle. Brookite TiO2 tilhører det ortorhombiske system. Seks TiO2 danner en enhedscelle, og strukturen er ustabil. Derfor er brookit TiO2 relativt sjælden i naturen. Blandt disse krystalfaser er rutilfasen den mest stabile. Anatase og brookit TiO2 kan omdannes til rutilfasen gennem en irreversibel eksoterm reaktion efter højtemperaturopvarmning. Selvom radius af Na+ er større end Li+, da aktiveringsbarrieren for Na indlejret i anatasegitteret er næsten den samme som Li, er de fleste af forskningsresultaterne centreret om anatase TiO2. Desuden, blandt de forskellige krystalformer af TiO2, er naturlig anatase TiO2 en af de tidligste hovedstrukturer for Li-indlejring.
Selvom TiO2 har mange fordele såsom lav pris og stabil struktur, har det stadig mange mangler, når det bruges i den negative elektrode på natrium-ion-batterier. For eksempel, da Ti4+ ikke har nogen d-elektroner i TiO2, er alle TiO2-krystalformer elektroniske isolatorer, hvilket i høj grad begrænser den elektrokemiske ydeevne af TiO2 i natrium-ion-batterier. På samme tid, på grund af nogle defekter i selve TiO2, kombineret med den store radius af Na+ og langsom transmissionshastighed, er dens natriumlagringsydelse heller ikke ideel. Derfor fokuserer mange aktuelle undersøgelser af TiO2 på at forbedre den elektroniske ledningsevne og ionledningsevne af TiO2 gennem materialets nanostørrelse, grænseflademodifikation, iondoping, forskellige typer C-kompositter og morfologi og strukturoptimering.
Amorf TiO2 bruges som det negative elektrodemateriale i natrium-ion-batterier. Amorfe TiO2 nanorør dyrkes direkte på titaniumfolie, og det opnåede materiale bruges som den negative elektrode på natrium-ion-batterier. Den reversible specifikke kapacitet kan nå 150 mA·h·g-1, og batteriet har fremragende cyklusydelse.
Kontakt os for mere information. Tak
Nicole
Firma: Baoji Jimiyun Dynamic Co., Ltd
Land: Kina
Tilføj: Baoti Road, Jintai, Baoji city, Shaanxi, Kina
Cel:+86 13369210920
Gmail:nicole@jmyunti.com
Hjemmeside: www.jm-titanium.com
