九月五日，NanoEnergy（IF=10.211）接收發(fā)表了黃云輝課題組在鋰離子電池負(fù)極材料方面的最新研究成果：“多孔Li4Ti5O12/C納米纖維在高倍率電化學(xué)能量存儲(chǔ)中的應(yīng)用（HighlyPorousLi4Ti5O12/CNanofibersforUltrafastElectrochemicalEnergyStorage）。”

相有關(guān)商業(yè)化的石墨材料，尖晶石型Li4Ti5O12(LTO）一直被視為最有前途的可替代性鋰離子電池負(fù)極材料之一。它是一種“零應(yīng)變”材料，擁有超長(zhǎng)的循環(huán)壽命，同時(shí)它的充放電平臺(tái)在~1.5V左右，可以有效防止脫嵌鋰過(guò)程中電解液的分解及SEI膜的形成。盡管LTO擁有這些獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，但是其本身固有的低電導(dǎo)率及離子導(dǎo)通率一直是阻礙其商業(yè)化應(yīng)用的重要障礙。碳包覆和納米化是被廣泛應(yīng)用的提高電極材料電子、離子導(dǎo)通率的兩種有效方法。通過(guò)將靜電紡絲得到的PVP/LTO前驅(qū)體纖維在惰性氣氛下進(jìn)行熱處理可以得到碳包覆的LTO一維納米纖維，但復(fù)合纖維中過(guò)多的碳不僅會(huì)降低電極材料的比容量而且會(huì)阻礙電解液離子的傳輸，從而影響能量和功率密度。而多孔材料則可以供應(yīng)較大的比表面積供活性材料與電解液充分反應(yīng)，但多孔材料一般制備過(guò)程復(fù)雜。因此找到一種簡(jiǎn)單有效的方法獲得多孔碳包覆的LTO納米纖維電極十分有必要。

在本研究中，我們提出一種電紡結(jié)合后續(xù)兩步熱處理的方法得到了多孔結(jié)構(gòu)的LTO/C復(fù)合納米纖維材料。將傳統(tǒng)得到的LTO/C纖維在空氣中進(jìn)行低溫處理，復(fù)合纖維中過(guò)量的碳會(huì)燃燒放出氣體從而在纖維中造孔。該步熱處理不僅可以去除過(guò)量的碳，而且同時(shí)獲得多孔結(jié)構(gòu)。另外在低溫處理中，LTO小顆粒不會(huì)長(zhǎng)大，可以縮短離子傳輸路徑。所得這種特殊結(jié)構(gòu)的多孔LTO/C納米纖維在鋰離子電池和鋰離子混合電容器中表現(xiàn)出超高的倍率性能和優(yōu)異的循環(huán)性能。本工作供應(yīng)了一種簡(jiǎn)單有效的方法，它可以用來(lái)大規(guī)模制備高倍率電化學(xué)儲(chǔ)能器件的電極材料。