镶嵌于NH2-MIL-125(Ti)衍生氮掺多孔碳中的花状超细纳米TiO2作为高活性和稳定性的锂离子电池负极材料

编号：CYYJ03044

篇名：镶嵌于NH2-MIL-125(Ti)衍生氮掺多孔碳中的花状超细纳米TiO2作为高活性和稳定性的锂离子电池负极材料

作者：杨越 朱加伟 王鹏彦 刘海咪 曾炜豪 陈磊 陈志祥 木士春

关键词： 纳米TiO2 氮掺杂多孔碳纳米片 花状结构 NH2-MIL-125(Ti) 负极 锂离子电池

机构： 武汉理工大学 佛山仙湖实验室

摘要： 由于具有高安全性和优异的循环稳定性,二氧化钛(TiO2)作为负极材料被广泛地应用于锂离子电池领域。但是较差的导电性和离子传输速率限制了TiO2的进一步应用和发展。鉴于此,我们以花状NH2-MIL-125(Ti)为前驱体和硬模板,成功合成出了具有花状结构的超细纳米TiO2/多孔氮掺杂碳片(N-doped porous carbon)复合物(记为FL-TiO2/NPC)。过程中所制备的纳米TiO2-金属有机构架(Ti-MOF)展现出由二维褶皱多孔纳米片堆积、组装而成的花状结构。一方面,二维褶皱纳米片包含TiO2纳米颗粒可以增大活性物质与电解液的接触面积;另一方面,氮掺杂多孔碳基体可以提高整体复合物的导电性和结构完整性。将所获得的FL-TiO2/NPC作为负极组装成的锂半电池,在0.5 A·g−1、300圈后仍有384.2 mAh·g−1以及在1 A·g−1、500圈仍有279.1 mAh·g−1的比容量。进一步性能测试表明,在2 A·g−1、2000圈长循环测试后,其仍能保持256.5 mAh·g−1的比容量和接近100%的库伦效率。该优异的电化学活性和稳定性主要起源于材料独特的花状结构。我们的合成策略为今后制备高储锂性能的金属氧化物/多孔氮掺杂碳负极提供了一种新的思路。