钛酸锂(Li4Ti5O12)作为一种具有超长循环寿命的电池负极材料,可望用在大型的动力和储能锂离子电池。 然而,这种材料在充/放电的过程中,90%以上的容量均集中在1.5V (vs. Li/Li+)左右的平台上,表现为平坦的电压-容量曲线;而在充/放电临近结束时,会发生电压突升/降现象。该现象极易导致电池的过充/放问题,会严重威胁电池的使用安全和寿命。
近日协同创新中心夏永姚教授课题组(复旦大学)采用高温淬火方法,首次制备出一种锂钛氧的两相Li4Ti5O12-Li2Ti3O7纳米复合物,呈现出平坦和倾斜的两段式、且比例可调的电化学充放电曲线,既保持了原有钛酸锂(Li4Ti5O12)平稳的电压输出特性,又消除了单相Li4Ti5O12在充放电临近结束时的电压突升和突降现象,极大地改善了钛酸锂材料基于电压的荷电状态(SOC)预测。另外该纳米复合物呈现出高结晶性的多孔纳米片层结构,在10 C大电流测试条件下,容量维持量依然高达128 mAh/g,经过100圈循环,容量维持率大于99%,显示出优良的倍率特性和循环性能。论文(Adv. Funct. Mater., 2013, 23, 640–647)中的研究成果已被“MaterialsViews.com”和 “Materials ViewsChina.com”点评。
夏永姚教授课题组研究方向为物理化学和材料科学的交叉领域-功能材料电化学,当前主要的研究方向为(1)新型储能材料和储能技术的研究,包括液体锂离子电池、、电化学电容器、染料敏化太阳能电池、燃料电池等;(2)无机-有机纳米复合材料在储能、催化、光致发光、物质分离及生物医药等领域中的应用;3)功能材料的理论计算和模拟等研究。
(朱冠楠,邀稿)