Multi-walled carbon nanotubes induced a controllable TiO2 morphology transformation for high-rate and long-life lithium-ion batteries
Multi-walled carbon nanotubes induced a controllable TiO2 morphology transformation for high-rate and long-life lithium-ion batteries
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多壁碳纳米管诱导高倍率和长寿命锂离子电池可控二氧化钛形貌转变
DOI：
10.1039/c7ra02190a
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发表时间：
2017-04
期刊：
影响因子：
3.9
通讯作者：
Xing-Zhong Zhao
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Yu Xia;Wan-Sheng Xiong;Yun Jiang;Weiwei Sun;Hong-Qian Sang;Rong-Xiang He;Qidong Tai;Bolei Chen;Yumin Liu;Xing-Zhong Zhao
我们已经证明了一个简单的策略，以实现可控的形态转变的二氧化钛引入多壁碳纳米管诱导。功能化碳纳米管（CNTs）的介入是TiO 2纳米复合材料形成的关键。此外，所获得的TiO 2纳米复合物的尺寸可以通过调节CNT量来控制。所获得的TiO 2纳米粒子嵌入CNT杂化网络（TNP@CNT HNs）结合了分级纳米结构和3D互连导电网络的优点，包括高表面积、均匀的颗粒/孔径、短的Li+离子/电子传输路径和高的电子电导率。这些TNP@CNT HN基阳极通过优化CNT量和TiO 2纳米复合物的尺寸实现了Li+离子的插入/提取和电化学性能的显著改善。基于优化的TNP@CNT HN的锂离子电池表现出优异的循环稳定性（在2C倍率下500次循环后保持约200 mA h g−1，1C = 170 mA g−1）和倍率性能（在20 C倍率下约125 mA h g−1，2000次循环后容量保持率为77%）。
We have demonstrate a facile strategy to achieve the controllable morphology transformation of TiO2 induced by the introduction of multi-walled carbon nanotubes. The intervention of functionalized carbon nanotubes (CNTs) is key to the formation of TiO2 nanopompons. Furthermore, the size of the obtained TiO2 nanopompons can be controlled by modulating the CNT amounts. The obtained TiO2 nanopompon-embedded CNT hybrid networks (TNP@CNT HNs) incorporate the advantages of hierarchical nanostructures and 3D interconnected conductive networks, including high surface area, uniform particle/pore size, short Li+ ion/electron transport pathway, and high electronic conductivity. These TNP@CNT HN-based anodes achieve a significant improvement in the insertion/extraction of Li+ ions and electrochemical performances via optimizing the CNT amounts and the size of the TiO2 nanopompons. The lithium-ion batteries based on the optimized TNP@CNT HNs exhibit excellent cycling stability (keeping approximately 200 mA h g−1 after 500 cycles at 2C rate, 1C = 170 mA g−1) and rate performance (approximately 125 mA h g−1 at 20C rate with a capacity retention of 77% after 2000 cycles).
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