【48812】FIE 前沿研讨：多级碳结构的钛酸锂复合高功能锂离子电池负极资料的可控组成

  本文提出了一种温文可控的办法，经过钛酸锂前驱体、酚醛树脂与石墨烯组成具有多孔结构的钛酸锂负极资料。该多孔负极资料体现出多级的结构。获益于共同的结构，钛酸锂复合资料体现出高比表面与高电导率。比较于一般的钛酸锂，该复合资料的电化学功能得到了显着的提高。

  锂离子电池作为一种重要的储能办法，其当时的商业化运用依然有许多问题是需求优化，比方正负极资料、电解液、隔阂等等。其间在负极资料方面，钛酸锂因其适宜的充放电渠道（1.5V vs Li/Li+，能防止SEI膜的构成）、在充放电进程中的“零应变”、高可逆循环性、高结构稳定性而被认为是一种十分有潜力的快速充放电锂离子电池负极资料。可是其自身低电导率、大颗粒结构导致了该资料在充放电进程中的高极化、低锂离子传导率、低容量、低倍率功能等问题。

  本文经过简易的自拼装办法，由酚醛树脂和石墨烯结构了多级碳结构润饰的钛酸锂复合资料。该结构不光降低了钛酸锂的颗粒粒径，而且经过多孔碳结构显着提高了资料的电导率和离子传导率，显着优化了钛酸锂的在充放电中的体现。其间，在30C的充放电条件下仍能坚持119 mAh/g的优异功能，比较于未润饰的钛酸锂颗粒，提高了30%以上。

  在这个溶胶凝胶法的组成进程中，先将液态的酚醛树脂资料均匀地涣散在钛酸锂的前驱体中，完成开始的碳包覆结构结构。随后，在涣散体系中进一步参加石墨烯。石墨烯上的含氧官能团能够协助石墨烯与酚醛树脂包覆的钛酸锂前驱体的自拼装进程。最终，将涣散体系烘干并高温焙烧得到具有多级碳包覆结构的钛酸锂复合资料（LTO/C/rGO）。

  在多孔碳结构的约束下，钛酸锂的一次粒径被约束到仅有100-200nm（图1），显着降低了颗粒粒径，并增大了资料的比表面积，促进资料与电解液的充沛触摸，促进锂离子的搬迁。

  而且在碳结构的协助下，资料的电导率显着提高，优化了钛酸锂因低电导率带来的高极化等问题。在30C充放电条件下，未包覆的钛酸锂资料、仅用酚醛树脂构成碳包覆的资料、多级结构的LTO/C/rGO资料在30C快速充放电条件下的比容量分别为90 mAh/g，110 mAh/g和119 mAh/g（图2）。而且，在10C条件下，LTO/C/rGO资料在百圈循环乃至未曾发现容量衰减（图3）。

  Frontiers in Energy （SCI，2021 IF 2.964）)于2007年创刊，是全英文动力范畴综合性学术期刊，于2007年创刊，现为中国工程院院刊之一 (Transactions of CAE)。主编是翁史烈院士、倪维斗院士、苏义脑院士和彭苏萍院士。履行主编是上海交通大学黄震院士。出书动力范畴原创研讨论文、总述、展望、观念、谈论、新闻热点等。

  触及范畴包含（不限于）：动力转化与使用，可再次出产的动力，储能，氢能与燃料电池，碳捕集、使用与封存，先进核能技能，智能电网和微电网，电力与动力体系，动力电池与电动汽车，动力与环境，动力经济和政策等。

  由教育部主管、高等教育出书社主办的《前沿》（Frontiers）系列英文学术期刊，于2006年正式创刊，以网络版和印刷版向全球发行。系列期刊包含基础科学、生命科学、工程技能和人文社会科学四个主题，是我国掩盖学科最广泛的英文学术期刊群，其间13种被SCI录入，其他也被A&HCI、Ei、MEDLINE或相应学科世界威望检索体系录入，具有必定的世界学术影响力。系列期刊选用在线优先出书办法，确保文章以最快速度宣布。