鋰離子電池(LIBs)一直被認為是電動汽車(EVs)有前景的動力源之一，因其有助于減少柴油和汽油車的二氧化碳排放，也是緩解**變暖日益嚴重的解決辦法。然而，鋰離子電池的問題，缺乏高儲能能力、良好的循環壽命和快速充電特性嚴重阻礙了鋰離子電池在電動汽車上的實際應用。探尋合適的陽極材料一直是改善鋰離子電池儲能和壽命問題，以及提高充電效率的更的解決途徑。

美國橡樹嶺國家實驗室及田納西大學化學系的戴勝等人報道了一種簡便的快充納米多孔TiNb₂O₇(NPTNO)陽極的合成方法，以ILs作為結構導向模板。所制備的NPTNO具有充電速度快、比容量高、循環壽命長等優點，被認為是下一代LIBs陽極材料的理想候選材料。恒電流間歇滴定技術(GITT)的研究表明，NPTNO與電解液接觸面積大，Li⁺擴散距離短，Li⁺擴散動力學增強，是提高電池性能的主要原因。

文章的合成途徑如圖1a所示，在前驅體中添加[Bmim][NTf₂]作為模板導向劑，通過攪拌形成凝膠，移除[Bmim][NTf₂]后，進行燒結。燒結溫度為700和850 ℃，燒結產物命名為TNO700和TNO850。結構表征結果表明，TNO700比TNO850具有更高的比表面積和更豐富的孔道結構。通過TEM測量到TNO700和TNO850的平均晶粒尺寸分別為18.4和29.2 nm，測量到(110)和(003)晶面的晶面間距分別為0.370和0.341 nm，該結果和XRD的結果一致。

充電研究結果表明，即使在50 C的充電速率下，NPTNO也表現出210 mAh g^-1的高可逆容量，并且在5 C下1000個循環中半電池容量保持率為74%，在1 C和2 C下，LiNi_0.5Mn_1.5O₄全電池容量保持率分別為81%和87%。對1000次循環NPTNO電極的研究表明，IL介孔結構可以減輕重復Li⁺插入-提取過程引起的重復機械應力和體積波動，從而提高NPTNO電池的循環性能。

恒電流間歇滴定法測得的Li⁺擴散系數表明，基于快速Li⁺擴散動力學，IL模板策略確實保證了NPTNO電池的快速充電能力。得益于納米多孔結構，無阻礙Li⁺擴散路徑的NPTNO電池比其它鈦基氧化物材料具有更的充電速率性能，比其它TNO材料具有更好的循環性能。

因此，該文證明了IL導向的NPTNO具有的電化學性能，使IL導向NPTNO電池成為一種很有前途的可快速充電LIBs陽極材料。

原文鏈接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/smll.202001884

原文作者：

Runming Tao, Guang Yang, Ethan C. Self, Jiyuan Liang, John R. Dunlap, Shuang Men, Chi-Linh Do-Thanh, Jixing Liu, Yiman Zhang, Sheng Zhao, Hailong Lyu, Alexei P. Sokolov, Jagjit Nanda, Xiao-Guang Sun and Sheng Dai

DOI: 10.1002/smll.202001884

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