鋰電世界  9月5日，Nano Energy（IF=10.211）接收發(fā)表了黃云輝課題組在鋰離子電池負(fù)極材料方面的最新研究成果：“多孔Li4Ti5O12/C納米纖維在高倍率電化學(xué)能量存儲(chǔ)中的應(yīng)用（Highly Porous Li4Ti5O12/C Nanofibers for Ultrafast Electrochemical Energy Storage）。”

    相對(duì)于商業(yè)化的石墨材料，尖晶石型Li4Ti5O12(LTO）一直被視為最有前途的可替代性鋰電池負(fù)極材料之一。它是一種“零應(yīng)變”材料，擁有超長(zhǎng)的循環(huán)壽命，同時(shí)它的充放電平臺(tái)在~1.5 V左右，可以有效避免脫嵌鋰過(guò)程中電解液的分解及SEI膜的形成。盡管LTO擁有這些獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，但是其本身固有的低電導(dǎo)率及離子導(dǎo)通率一直是阻礙其商業(yè)化應(yīng)用的主要障礙。碳包覆和納米化是被廣泛應(yīng)用的提高電極材料電子、離子導(dǎo)通率的兩種有效方法。通過(guò)將靜電紡絲得到的PVP/LTO前驅(qū)體纖維在惰性氣氛下進(jìn)行熱處理可以得到碳包覆的LTO一維納米纖維，但復(fù)合纖維中過(guò)多的碳不僅會(huì)降低電極材料的比容量而且會(huì)阻礙電解液離子的傳輸，從而影響能量和功率密度。而多孔材料則可以提供較大的比表面積供活性材料與電解液充分反應(yīng)，但多孔材料一般制備過(guò)程復(fù)雜。因此找到一種簡(jiǎn)單有效的方法獲得多孔碳包覆的LTO納米纖維電極十分有必要。

    在本研究中，我們提出一種電紡結(jié)合后續(xù)兩步熱處理的方法得到了多孔結(jié)構(gòu)的LTO/C復(fù)合納米纖維材料。將傳統(tǒng)得到的LTO/C纖維在空氣中進(jìn)行低溫處理，復(fù)合纖維中過(guò)量的碳會(huì)燃燒放出氣體從而在纖維中造孔。該步熱處理不僅可以去除過(guò)量的碳，而且同時(shí)獲得多孔結(jié)構(gòu)。另外在低溫處理中，LTO小顆粒不會(huì)長(zhǎng)大，可以縮短離子傳輸路徑。所得這種特殊結(jié)構(gòu)的多孔LTO/C納米纖維在鋰電池和鋰離子混合電容器中表現(xiàn)出超高的倍率性能和優(yōu)異的循環(huán)性能。本工作提供了一種簡(jiǎn)單有效的方法，它可以用來(lái)大規(guī)模制備高倍率電化學(xué)儲(chǔ)能器件的電極材料。