TiO2示例赝电容电极材料的设计规则:离子吸附,扩散和电子传输(英文)

作者：王丽静; 姚晓龙; 陈达; 王瑾; 张振州; 刘洁宇; 林天全; 王维华; 洪樟连; 黄富强; 王卫超^*

来源：Science China-Materials, 2022, 65(02): 391-399.

高性能赝电容的发展需要从电子转移、电解质离子吸附和扩散方面全面理解电极材料.本论文结合第一性原理与转移矩阵法,以TiO2为原型,通过引入各种缺陷,即氧缺陷(VO)和共掺杂缺陷(VO+NO),在综合考虑以上因素后获得了较高的赝电容.与本征TiO2(300 F g-1)相比,有缺陷的TiO2产生的赝电容高达1700 F g-1.此外,缺陷会使得表面能带弯曲减小电子传输势垒, H离子在TiO2–VO中显示出比在TiO2–VO+NO中高得多的势垒,表明在共掺杂体系中H扩散更容易.这项工作为电解质离子的吸附和扩散以及缺陷对电子传输的影响提供了见解,对于下一代超级电容器电极材料的设计和优化具有重要意义.

• 单位
  中国科学院; 浙江大学; 高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室; 硅材料国家重点实验室; 南开大学