S, N共掺杂TiO2纳米管作为钠离子电池负极的储钠性能

作者：蒋琦; 任姿旭; 陈轲; 李刚; 潘跃德^*

来源：微纳电子技术, 2023, 60(08): 1201-1210.

DOI：10.13250/j.cnki.wndz.2023.08.005

• TiO2纳米管阵列
• 钠离子电池
• S, N共掺杂
• 储钠性能
• 负极材料
• 长循环稳定性

合理的结构设计和单原子掺杂可以明显提高二氧化钛(TiO2)作为钠离子电池负极的储钠性能。然而单原子掺杂在TiO2中较低的掺杂质量分数与单一的功能作用阻碍了TiO2作为钠离子电池负极电化学性能的进一步增强，因此研究了高质量分数掺杂和双原子掺杂对TiO2储钠性能的影响。通过砂纸打磨对钛箔表面进行预处理除去氧化层，在含有0.56 g的NH4F、5 mL的H2O和95 mL的乙二醇(EG)溶液中，在20 min内通过施加阳极氧化电压60 V,在室温环境下对钛箔进行阳极氧化，在其表面生长出TiO2纳米管阵列；以CH4N2S作为N源和S源，使用退火的方式对TiO2纳米管阵列进行掺杂，得到S, N共掺杂的TiO2纳米管阵列。实验结果表明，S, N共掺杂TiO2的质量分数分别为1.53%和4.76%时，显著提高了TiO2的电导率，加快了钠离子转移动力学。另外，TiO2作为钠离子电池负极表现出强大的倍率性能和长循环性能，在0.1C(1C=335 mA·g-1)的电流密度下，S,N共掺杂TiO2电极保持296.6 mA·h·g-1的可逆电荷比容量，在25.0C的电流密度下保持158.1 mA·h·g-1的可逆电荷比容量，并在约3 500圈循环后的可逆电荷比容量保持率高达94.8%。相较于单掺杂，双掺杂使掺杂质量分数更高并产生协同效应，该策略为制备出优异性能的电极材料提供了参考。

• 单位
  太原理工大学