Materiali na osnovi titanaso bili obsežno raziskani na področju litij-ionskih baterij za ponovno polnjenje zaradi njihove stabilne strukture, odlične zmogljivosti cikla, obilnih virov skorje, nizkih stroškov in netoksičnosti. Ker so delovni mehanizmi natrijevih in litij-ionskih baterij podobni, se materiali na osnovi titana pogosto uporabljajo tudi pri raziskavah elektrodnih materialov natrijevih baterij. Poleg tega imajo materiali na osnovi titana nižjo platformo napetosti polnjenja in praznjenja v natrijevih ionskih baterijah, kar je pritegnilo veliko pozornosti v njihovih raziskavah uporabe na področju negativnih elektrod. Trenutno so žarišča raziskav materialov na osnovi titana osredotočena predvsem na materiale, kot so titanov dioksid, litijev titanat, natrijev titanat in natrijev titanov fosfat. V zadnjih letih je bilo pomembno delo raziskovalcev predvsem raziskovanje mehanizma oksidacije/redukcije in optimizacija elektrokemične učinkovitosti materialov negativnih elektrod na osnovi titana. V tem razdelku so predstavljene predvsem osnovne lastnosti in kristalne strukture več materialov negativnih elektrod na osnovi titana ter razložene raziskave modifikacije, elektrokemična učinkovitost in mehanizem shranjevanja natrija materialov.
Material negativne elektrode Ti02
Titanov dioksid je pritegnil široko pozornost kot tipičen material za vgrajene negativne elektrode za litij-ionske baterije zaradi svojih prednosti, kot so stabilna struktura, netoksičnost, nizka cena in obilica materialov. Ti02 je sestavljen iz oktaedra Ti06 in Ti4+. Polimorf Ti02 je povezan z načinom povezave oktaedra Ti06. Trenutne vrste raziskav vključujejo predvsem vrste anataza, rutila, brona in brookita, kristalno strukturo. Rutil Ti02 je tetragonalni kristalni sistem. Atom Ti se nahaja v središču rešetke, šest atomov kisika pa se nahaja na vogalih oktaedra. Vsak oktaeder je povezan z okoliškimi desetimi oktaedri, od katerih ima osem skupne vogale in dva skupna robova. Vsaki dve molekuli Ti02 tvorita enoto celice. Struktura anataza Ti02 je tudi tetragonalni kristalni sistem, v katerem je vsak oktaeder povezan z okoliškimi osmimi oktaedri, od katerih imajo štirje skupne robove in štirje vogale. Štirje Ti02 tvorijo enoto celice. Brookite TiO2 spada v ortorombični sistem. Šest TiO2 tvori enoto celice, struktura pa je nestabilna. Zato je brukit TiO2 v naravi relativno redek. Med temi kristalnimi fazami je najbolj stabilna rutilna faza. Anataz in brukit TiO2 se lahko pretvorita v rutilno fazo z ireverzibilno eksotermno reakcijo po segrevanju pri visoki temperaturi. Čeprav je polmer Na+ večji od polmera Li+, ker je aktivacijska pregrada Na, vgrajena v mrežo anataza, skoraj enaka kot pri Li, je večina rezultatov raziskav osredotočena na anataz TiO2. Poleg tega je med različnimi kristalnimi oblikami TiO2 naravni anataz TiO2 ena najzgodnejših glavnih struktur za vgradnjo Li.
Čeprav ima TiO2 veliko prednosti, kot sta nizka cena in stabilna struktura, ima še vedno veliko pomanjkljivosti, če se uporablja v negativni elektrodi natrijevih ionskih baterij. Na primer, ker Ti4+ nima d elektronov v TiO2, so vse kristalne oblike TiO2 elektronski izolatorji, kar močno omejuje elektrokemično delovanje TiO2 v natrijevih ionskih baterijah. Hkrati pa zaradi nekaterih pomanjkljivosti samega TiO2, skupaj z velikim polmerom Na+ in nizko hitrostjo prenosa, njegova zmogljivost shranjevanja natrija tudi ni idealna. Zato se številne trenutne študije o TiO2 osredotočajo na izboljšanje elektronske prevodnosti in ionske prevodnosti TiO2 z nano velikostjo materiala, modifikacijo vmesnika, ionskim dopiranjem, različnimi vrstami C kompozitov ter optimizacijo morfologije in strukture.
Amorfni TiO2 se uporablja kot material negativne elektrode v natrijevih ionskih baterijah. Amorfne nanocevke TiO2 neposredno gojijo na titanovi foliji, pridobljen material pa uporabljajo kot negativno elektrodo natrijevih ionskih baterij. Reverzibilna specifična kapaciteta lahko doseže 150 mA·h·g-1, baterija pa ima odlično zmogljivost cikla.
Kontaktirajte nas za več informacij. Hvala
Nicole
Podjetje: Baoji Jimiyun Dynamic Co., Ltd
Država: Kitajska
Dodaj: cesta Baoti, Jintai, mesto Baoji, Shaanxi, Kitajska
Cel:+86 13369210920
Gmail:nicole@jmyunti.com
Spletna stran: www.jm-titanium.com
