Nano Energy：质子补偿阳离子空位的TiO2（B）纳米线，助力高可逆性镁离子电池

newbee

2020-03-18

开发新型储能技术无疑是当今现代社会面临的最大挑战之一。镁离子电池是一种新兴的储能技术，并且由于金属镁丰富的自然丰度，高容量以及在沉积过程中不会形成枝晶而受到了广泛的关注。然而，因为缺乏合适的电极材料来可逆地嵌入/脱嵌Mg²⁺，其发展遇到了瓶颈。为了应对这一挑战，福建师范大学洪振生等人首先报道了H-钛酸酯前体通过简单的拓扑转变合成了缺钛的钨青铜相二氧化钛纳米线。这项研究为具有阳离子空位结构的材料如何调节和促进可逆储能提供了新的见解。

本文要点：

1） 发现OH^-取代O^2-可以在高浓度的TiO₂（B）中形成Ti空位（Ti_0.91O_1.64（OH）_0.36），可以用于稳定的储存镁离子。

2） 理论和实验研究均表明，缺钛的TiO₂（B）在电子不成对的情况下具有更好的电子性能。密度泛函理论（DFT）的计算还显示，Ti空位为Mg离子提供了更可行的结合位点。更重要的是，质子的存在为Mg离子的嵌入和脱出提供了合适的结合能。

3） 这种材料在0.02 A g^-1时显示出217.3和165.3 mA h g^-1的放电和充电容量，高达76.1的高初始库伦效率％是已报道的Ti基电极材料中的最高值。

Lan Luo, et al. Cation-Deficient TiO2(B) Nanowires with Protons Charge Compensation for Regulating Reversible Magnesium Storage, Nano Energy, 2020

DOI: 10.1016/j.nanoen.2020.104716

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2020.104716