중공 탄소 공동

Jun 19, 2023

2023년 7월 28일

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중국과학원 장난난(Zhang Nannan)

Renewables에 발표된 연구에 따르면, 중국과학원 허페이 물리과학연구소의 Hu Linhua 교수가 이끄는 연구팀은 전극 재료의 전기 전도성과 이온 이동성을 향상시켜 금속 이온 배터리의 성능을 향상시켰습니다.

아나타제형 이산화티타늄(TiO2)은 안정성, 저비용, 환경 친화성 및 안전성과 같은 독특한 특성으로 인해 리튬 이온 배터리의 유망한 음극으로 큰 관심을 끌고 있습니다. 그러나 반도체로서 TiO2의 본질적으로 낮은 이온 및 전기 전도도는 제한된 용량과 열등한 속도 성능 및 사이클링 성능으로 이어져 실제 적용을 심각하게 방해합니다.

이번 연구에서 연구진은 산소 결손과 탄소가 공동 도핑된 O2 중공 구체(HS-TiO2)의 특성을 조사하고 이를 완전히 산화된 백색 TiO2 중공 구체(W-TiO2)와 비교했습니다.

그들은 아나타제 TiO2에 탄소 도펀트와 산소 결손(VO)을 첨가했을 때 밴드갭이 더 작아지는 것을 발견했습니다.

또한, 국지화된 전자의 존재로 인해 Li 이온 이동에 대한 장벽이 낮아져 이온 확산 속도가 가속화되었습니다. 이로 인해 Li 이온이 추가되고 제거될 때 산소 결손 및 탄소 공동 도핑된 TiO2 중공 구(HS-TiO2)가 완전히 산화된 TiO2(W-TiO2)보다 더 가역적이게 되었습니다.

용매열 반응의 지속 시간을 변경함으로써 연구자들은 구체의 내부 구조를 제어하여 구체를 고체, 다공성 또는 속으로 만들 수 있습니다. 이러한 조정을 통해 내부 구성을 변경하는 동안 일관된 모양을 유지할 수 있습니다.

이 연구의 결과는 탄소 공동 도핑된 TiO2 중공 구체 및 기타 유사한 재료에 대한 추가 탐색 및 최적화를 위한 길을 열었습니다.

추가 정보: Zhaoqian Li 외, 우수한 리튬 저장을 위한 국소 전자 가속 이온 및 전하 이동, 재생 가능 에너지(2023). DOI: 10.31635/renewables.023.202300031