Self-assembled titanium-deficient undoped anatase TiO2 nanoflowers for ultralong-life and high-rate Li+/Na+ storage

锐钛矿 材料科学 扩散 空位缺陷 阳极 化学工程 动力学 离子 电化学 介孔材料 纳米技术 化学 冶金 光催化 结晶学 物理化学 热力学 催化作用 电极 工程类 有机化学 物理 量子力学 生物化学
作者
Jingbo Yang,Moujie Huang,Lingyun Xu,Xin Xia,Chuang Peng
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier]
卷期号:445: 136638-136638 被引量:21
标识
DOI:10.1016/j.cej.2022.136638
摘要

• Ti-deficient undoped anatase TiO 2 (TDAT) is prepared by solvothermal self-assembly. • TDAT shows superior capacity, rate and cycle performances for Li + and Na + storage. • TDAT achieves unprecedented cycle stability of 15,000 cycles for Na + storage. • Ti vacancy creates lower energy barrier, higher kinetics, new storage sites and diffusion pathways. Anatase TiO 2 is a promising safe and high-rate anode for Li- and Na-ion batteries owing to its moderate redox potential and multi-dimensional ion diffusion paths. However, the capacity, rate and cycle life of anatase TiO 2 are severely hindered by the low Li + /Na + diffusion coefficients. Ti vacancies have been predicted to significantly improve Li + diffusion kinetics by previous theoretical calculations. However, experimental evidence is still lacking because the existing methods to create Ti vacancies commonly rely on aliovalent doping, i.e., the co-existence of Ti vacancies and foreign anions precludes revelation of the true role and contribution of Ti vacancies alone. The current work reports the synthesis of mesoporous flower-like titanium-deficient anatase TiO 2 (TDAT). The formation mechanisms of the Ti vacancies and the micro-architectures are tentatively discussed. Its undoped nature allows elucidation of the unambiguous roles of Ti vacancies on Li + /Na + storage. Electrochemical results show high capacity, high rate and ultra-long cycle stability for both Li + /Na + storage in TDAT. DFT calculations reveal that the presence of Ti vacancies results in reduced energy barrier for Li + /Na + intercalation, enhanced diffusion kinetics, additional Li + /Na + storage sites and diffusion pathways. For Na + storage, it achieves a high capacity of 219.9 mAh g −1 at 50 mA g −1 , and superior stability over ultra-long 15,000 cycle test at 2000 mA g −1 . This work complements with the prevailing view of anion vacancy for improved Li + /Na + storage.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
皮皮完成签到,获得积分10
1秒前
爆米花应助圈圈圆圆圈圈采纳,获得10
1秒前
111完成签到,获得积分10
1秒前
桐桐应助HX采纳,获得10
1秒前
1秒前
zzr完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
热心梦安完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
英姑应助复杂绝悟采纳,获得10
2秒前
2秒前
NexusExplorer应助典雅的以松采纳,获得10
3秒前
未晞完成签到,获得积分10
3秒前
wjw完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
3秒前
fubq0321完成签到 ,获得积分10
3秒前
flypig1616完成签到,获得积分10
3秒前
Chen完成签到,获得积分10
4秒前
DrW完成签到,获得积分0
4秒前
天堂鸟完成签到,获得积分10
5秒前
yu发布了新的文献求助10
5秒前
邵志文完成签到,获得积分10
5秒前
systemthinker发布了新的文献求助10
5秒前
发sci发布了新的文献求助10
5秒前
111发布了新的文献求助10
5秒前
gyh应助zzr采纳,获得20
5秒前
quququ发布了新的文献求助10
6秒前
在水一方应助MMM采纳,获得10
6秒前
蓝莓橘子酱应助追寻依风采纳,获得10
6秒前
bnjb发布了新的文献求助10
6秒前
murphy发布了新的文献求助10
7秒前
wm完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
情怀应助王政采纳,获得10
7秒前
Eon发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
7秒前
淼小飞发布了新的文献求助10
7秒前
plum完成签到,获得积分10
8秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Aerospace Standards Index - 2026 ASIN2026 3000
Polymorphism and polytypism in crystals 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Discrete-Time Signals and Systems 610
Research Methods for Business: A Skill Building Approach, 9th Edition 500
Social Work and Social Welfare: An Invitation(7th Edition) 410
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 纳米技术 有机化学 物理 生物化学 化学工程 计算机科学 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 物理化学 电极 冶金 遗传学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6052010
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7865024
关于积分的说明 16272139
捐赠科研通 5197350
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2780972
邀请新用户注册赠送积分活动 1763877
关于科研通互助平台的介绍 1645832