陈帅北京大学北京大学课题组开发纳米阵列电极制备新技术

2017-10-14

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文章简介：作为一类清洁环保的高性能化学电源,锂离子电池近年来得到迅速发展.目前锂离子电池的实际性能仍难以满足人们日益增长的需求,而其性能在很大程度上取

作为一类清洁环保的高性能化学电源,锂离子电池近年来得到迅速发展。目前锂离子电池的实际性能仍难以满足人们日益增长的需求,而其性能在很大程度上取决于电极的结构与性质,因此制备具有独特结构且能够满足未来需求的纳米结构电极是人们面临的一项挑战。最近,北京大学化学与分子工程学院齐利民课题组与周恒辉课题组合作,开发了一种制备具有优异倍率性能和超长循环寿命的钛酸锂纳米片阵列电极的新技术。

齐利民课题组早前曾在可应用于锂离子电池负极材料的新型氧化物纳米结构的可控制备方面取得重要进展,合成了多种形貌的氧化锡纳米管(Small 2010, 6, 296;ESI高被引论文)和结构独特的氧化钛纳米孔介晶(J.

Am. Chem. Soc. 2011, 133, 933;ESI高被引论文)。之后,他们与周恒辉课题组展开密切合作,建立了一种能够在任意惰性基底表面生长氧化锡介晶纳米棒阵列的动力学控制生长方法,获得了具有优异倍率性能的纳米阵列电极(Nano Res.

2013, 6, 243)。在此基础上,他们发展了一种独具特色的、可用于制备自支撑纳米片阵列结构的前体转化技术,首次获得了直接生长于钛箔基底上的钛酸锂纳米片阵列。

由这种纳米片阵列构成的锂离子电池负极呈现出非常优异的高倍率性能和循环稳定性,在50 C的高充放电速率下循环3000次后,仍然能够保持124 mAh/g的容量。由于钛箔具有良好的柔韧性,生长于钛箔基底上的钛酸锂纳米片阵列还可以直接用于构筑新型柔性电池,从而在可快速充电的柔性电子器件领域具有广阔的应用前景。