Ag銀納米晶修飾的TiO2納米管（TNT）陣列的合成研究

三維基底骨架和異質(zhì)種子引導(dǎo)是調(diào)控金屬鋰沉積和**鋰枝晶生長(zhǎng)的兩種**方法。本研究提出和構(gòu)建了超小Ag納米晶（7-10 nm）均勻電鍍的3D TiO2納米管（TNT）陣列作為鋰金屬沉積的受限空間宿主。

通過(guò)**的陽(yáng)極氧化法制備TiO₂納米管陣列（TNT），調(diào)控不同管徑的納米管陣列，研究發(fā)現(xiàn)較薄管壁的納米管有利于鋰的沉積。進(jìn)一步采用陰極沉積法，通過(guò)兩次短暫(每次1分鐘)沉積快速實(shí)現(xiàn)均勻的**銀納米晶修飾，得到3D TNT-Ag陣列。調(diào)控實(shí)現(xiàn)對(duì)納米管其固有的鋰親和力和較大的Li吸附能，這有利于Li的捕獲。鋰沉積效果發(fā)現(xiàn)，3D TNT-Ag陣列能夠鋰**誘導(dǎo)金屬鋰的限域沉積。 

圖 2. (a, b) TNT的俯視圖與截面SEM , (c, d) TNT-Ag的俯視圖與截面SEM, (e) TNT-Ag的TEM ,(f) TNT-Ag的HRTEM, (g, h) Li沉積0.5 mAh cm-2于TNT-Ag的SEM.

從圖2（a,b）中可以看出TiO2納米管陣列為直徑110nm，長(zhǎng)約8um的整齊排列的納米管組成。

圖2（c,d）為Ag修飾后的TiO2納米管陣列，如圖所示，納米管內(nèi)外壁均有裝飾均勻的銀納米顆粒，顆粒大小在7-10nm左右。

該復(fù)合基底結(jié)構(gòu)中TiO2具有固有的鋰親和力和較大的Li吸附能，這有利于Li的捕獲，而銀納米晶可以誘導(dǎo)鋰金屬在納米尺度上進(jìn)行選擇性的成核，且表現(xiàn)出無(wú)成核勢(shì)壘的特點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)均勻的鋰沉積并導(dǎo)入3D納米管陣列，形成3D結(jié)構(gòu)的金屬鋰陣列。半電池測(cè)試結(jié)果表明，這種二元結(jié)構(gòu)TNT-Ag-Li負(fù)極在2 mAh cm-2容量（1 mA cm-2）經(jīng)過(guò)300次循環(huán)后，仍可保持99.4％的高庫(kù)侖效率。值得注意的是在Li對(duì)稱電池中，在2mA h cm-2容量（1 mA cm-2）下，TNT-Ag-Li展現(xiàn)出2500h以上的長(zhǎng)期循環(huán)壽命，且具有**的極化電壓4mV。最后，將TNT-Ag-Li金屬負(fù)極和商用LiFeO4正極匹配的全電池，明顯表現(xiàn)出比商用金屬鋰片更**的性能，在5 C大倍率下表現(xiàn)115 mA h g-1 的高容量和**的穩(wěn)定性，在500個(gè)循環(huán)中的庫(kù)侖效率高達(dá)≈100％。

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以上資料來(lái)自西安齊岳生物小編zhn2020.12.30