Small：高温锂离子电池用铈修饰TiNb2O7纳米颗粒工程钻研 – 质料牛

导读

当初，高工程高温锂离子电池在航天工程以及极地科考等紧张规模有着颇为广漠的温锂远景。但当初传统锂离子电池在极其条件下特意是离电高温下的运行面临着严酷的挑战，高温条件下泛起的池用负极析锂严正，容量着落等下场极大影响了锂离子电池的铈修饰功能发挥。因此，纳米牛改善高温对于锂电功能的颗粒影响，处置高温条件下锂电极较低的钻研质料离子以及电子电导率的下场，这对于电极质料的高工程提出了加倍厚道的要求。

下场掠影

克日，温锂山东科技大学白雪、离电姚树玉与山东大学李涛散漫报道了一种运用稀土元素Ce异化改性TiNb₂O₇的池用措施，改善了TNO负极的铈修饰电化学功能，实现为了在高温条件下的纳米牛实用运用。该使命分解了电化学功能优异的颗粒Ce改性的TNO纳米颗粒。在晶格中乐成引入Ce后，晶面间距增大，晶粒细化，氧空地削减，锂散漫势垒减小，协同增强离子电导以及电子电导。最终制备的Ce改性的TNO在-20℃的高温下，超长循环1500圈之后仍是坚持较高的比容量。相关钻研下场以“Engineering of cerium modified TiNb₂O₇ nanoparticles for low-temperature lithium-ion battery”为题，宣告在国内驰名期刊“Small”上，第一作者为山东科技大学钻研生于庚辰。

数据概览

图1 (a) P-TNO, 2Ce-TNO, 5Ce-TNO以及8Ce-TNO的XRD图谱，(b) (300)以及(011)衍射峰的淘汰图。(c) 拉曼光谱以及(d) 部份峰的淘汰图。P-TNO以及5Ce-TNO的(e) Ti 2p，(f) Nb 3d以及(g) Ce 3d高分说率XPS光谱。

图2 (a) P-TNO以及(b) 5Ce-TNO在0.3 mV s⁻¹下初始三个周期的CV曲线。(c) 氧化复原峰之间的电压差(ΔE)以及(d) P-TNO以及5Ce-TNO在100 mA g⁻¹电流密度下第5次循环的充放电曲线。(e) 电流密度100 mA g⁻¹时的循环功能;(f) 室温下P-TNO、2Ce-TNO、5Ce-TNO以及8Ce-TNO在1000 mA g⁻¹下的临时循环功能以及响应的库仑功能。(h) 商用LFP以及5Ce-TNO半电池的充放电曲线，以及5Ce-TNO//LFP全电池在100 mA g⁻¹下的循环功能。

图3 (a) GITT曲线以及(b) P-TNO以及5Ce-TNO合计的D_Li⁺。(c) (αhν)^1/2随hν的变更曲线。(d) P-TNO以及5Ce-TNO低频区的Nyquist图以及(e) Z′vs. ω^−1/2图，(d)中插入的是等效电路模子。(f)差距扫描速率下5Ce-TNO的CV曲线。(g) P-TNO以及5Ce-TNO氧化峰Log(峰电流)与Log(扫描速率)的关连。(h) 2.0 mV s⁻¹下5Ce-TNO的电容贡献以及散漫贡献。(i)差距扫描速率下P-TNO以及5Ce-TNO的赝电容贡献百分比。

图4 -20℃下的电化学行动:(a) P-TNO以及5Ce-TNO在100 mA g⁻¹下的循环功能，(b) TNO以及5Ce-TNO在500 mA g⁻¹下的长循环功能以及响应的库伦功能，(C) GITT曲线，(d) 5Ce-TNO的合计D_Li⁺，(e) P-TNO以及5Ce-TNO的Nyquist图。

下场开辟

综上所述，接管重大的溶剂热法制备了异化稀土元素Ce的TNO纳米颗粒。散漫一系列表征技术以及实际合计，证明了Ce异化效应清晰后退了TNO电极的离子电导率以及电子电导率。此外，在异化后审核到清晰的赝电容行动。服从表明，优化后的5Ce-TNO样品在3200 mA g^-1下具备优异的倍率功能，在室温下1000 mA g^-1下具备临时的循环晃动性。此外，纵然在-20°C的高温下，在500 mA g ^-1下循环1500次后依然坚持较高的比容量。重大的分解措施以及改性战稍不光为后退锂离子电池TNO负极的功能提供了道路，也为锂离子电池在高温下的大规模运用提供了可能。

原文概况：

Yu, J. Huang, X. Bai, T. Li, S. Song, Y. Zhou, N. Wu, S. Yao, X Lu, W. Wu, Engineering of cerium modified TiNb₂O₇nanoparticles for low-temperature lithium-ion battery. Small 20242308858. https://doi.org/10.1002/smll.202308858

本文由于庚辰供稿