浙江大学林展教授课题组在《能源与环境科学》合作发表锂离子电池论文

锂离子电池已经广泛应用于各种便携式电子设备，比如手机和笔记本电脑等;近年来锂离子电池的研究技术与应用领域更是得到了进一步的扩展，比如电动汽车和智能电网等。开发更高的比能量密度与比功率密度，以及安全、低廉的电极材料成为锂离子电池进一步发展的关键所在。目前，商业化锂离子负极主要采用石墨材料，其容量偏低、安全性能教差;相比而言，二氧化钛(B)由于具有较高的嵌锂电位避免了锂枝晶的生成，大大提高了电池的安全性能，且其具有循环性能好、环境友好和价格低廉等优点。然而二氧化钛(B)较差的电导性能限制了其作为高倍率负极材料在锂离子动力电池中的推广与应用，较低的比容量制约着电池比能量密度的进一步提高。

针对这些问题，林展教授及其合作者以铜纳米线为模板，采用传统的水热法合成出具有

二氧化钛(B)纳米片材料(如图所示)。结果表明，二氧化钛(B)纳米片材料具有良好的壁结构渗透性，比表面积高达141m2/g。采用该负极材料的锂离子电池表现出良好的循环使用寿命，即在高达5C的电流密度下400次充放电后仍保持有160mAh/g的容量;以及良好的倍率性能，即可以在高达20C的电流密度下进行有效的充放电循环。二氧化钛纳米片结构可以充分利于锂离子的传导与运输，其堆砌而成的空心结构可以有效地缓冲材料在循环过程中的体积变化，提高了电池的倍率性能;不仅如此，高的表面积有利于增加材料与电解液的接触，促进了电池的反应速率，使材料的电化学性能得到进一步的提高。

该研究成果的相关论文发表在了《能源与环境科学》(Energy Environ. Sci.,DOI: 10.1039/c5ee00101c)，新加坡南洋理工大学为论文的主要合作单位。

Abstract: Hierarchical tubular structures constructed from TiO2(B) nanosheets were fabricated by an efficient Cu nanowire templated solvothermal method. A dense layer of TiO2(B) nanosheets was grown on the Cu nanowires during the initial stage of the reaction. The Cu nanowires were then gradually dissolved during the later stage of the prolonged reaction. The as-obtained TiO2(B) hierarchical tubes showed a large surface area and good shell permeability. When evaluated for electrochemical lithium storage properties, these TiO2(B) hierarchical tubular structures showed a high specific capacity, excellent rate performance and long-term cycling stability.