Vật liệu dựa trên titanđã được nghiên cứu rộng rãi trong lĩnh vực pin lithium-ion có thể sạc lại do cấu trúc ổn định, hiệu suất chu kỳ tuyệt vời, nguồn tài nguyên vỏ dồi dào, chi phí thấp và không độc hại. Do cơ chế hoạt động của pin natri-ion và pin lithium-ion tương tự nhau nên vật liệu làm từ titan cũng đã được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu vật liệu điện cực của pin natri-ion. Ngoài ra, vật liệu làm từ titan có nền điện áp sạc và phóng điện thấp hơn trong pin natri-ion, điều này đã thu hút rất nhiều sự chú ý trong nghiên cứu ứng dụng của chúng trong lĩnh vực điện cực âm. Hiện nay, các điểm nóng nghiên cứu về vật liệu dựa trên titan chủ yếu tập trung vào các vật liệu như titan dioxide, lithium titanate, natri titanate và natri titan photphat. Trong những năm gần đây, công việc liên quan của các nhà nghiên cứu chủ yếu là khám phá cơ chế oxy hóa/khử và tối ưu hóa hiệu suất điện hóa của vật liệu điện cực âm dựa trên titan. Phần này chủ yếu giới thiệu các tính chất cơ bản và cấu trúc tinh thể của một số vật liệu điện cực âm dựa trên titan, đồng thời giải thích nghiên cứu sửa đổi, hiệu suất điện hóa và cơ chế lưu trữ natri của vật liệu.
Vật liệu điện cực âm Ti02
Titanium dioxide đã thu hút sự chú ý rộng rãi như một vật liệu điện cực âm nhúng điển hình cho pin lithium-ion do những ưu điểm của nó như cấu trúc ổn định, không độc hại, giá thành thấp và nguồn nguyên liệu dồi dào. Ti02 bao gồm bát diện Ti06 và Ti4+. Tính đa hình của Ti02 có liên quan đến chế độ kết nối của bát diện Ti06. Các loại nghiên cứu hiện nay chủ yếu bao gồm các loại anatase, rutile, đồng và brookite, cấu trúc tinh thể. Rutile Ti02 là một hệ tinh thể tứ giác. Nguyên tử Ti nằm ở trung tâm của mạng và sáu nguyên tử oxy nằm ở các góc của khối bát diện. Mỗi bát diện được kết nối với mười bát diện xung quanh, tám trong số đó có chung các góc và hai cạnh chung. Cứ hai phân tử Ti02 tạo thành một ô đơn vị. Cấu trúc của anatase Ti02 cũng là một hệ tinh thể tứ giác, trong đó mỗi bát diện được nối với 8 bát diện xung quanh, trong đó 4 bát diện có chung cạnh và 4 bát diện có chung góc. Bốn Ti02 tạo thành một ô đơn vị. Brookite TiO2 thuộc hệ trực thoi. Sáu TiO2 tạo thành một ô đơn vị và cấu trúc không ổn định. Vì vậy, brookite TiO2 có bản chất tương đối hiếm. Trong số các pha tinh thể này, pha rutil là ổn định nhất. Anatase và brookite TiO2 có thể được chuyển thành pha rutile thông qua phản ứng tỏa nhiệt không thuận nghịch sau khi nung ở nhiệt độ cao. Mặc dù bán kính của Na+ lớn hơn bán kính của Li+ nhưng do hàng rào kích hoạt của Na được nhúng trong mạng anatase gần giống như của Li nên hầu hết các kết quả nghiên cứu đều tập trung vào anatase TiO2. Hơn nữa, trong số các dạng tinh thể khác nhau của TiO2, TiO2 anatase tự nhiên là một trong những cấu trúc chính sớm nhất để nhúng Li.
Mặc dù TiO2 có nhiều ưu điểm như giá thành rẻ, cấu trúc ổn định nhưng nó vẫn còn nhiều nhược điểm khi sử dụng trong điện cực âm của pin natri-ion. Ví dụ, vì Ti4+ không có electron d trong TiO2, nên tất cả các dạng tinh thể TiO2 đều là chất cách điện, điều này hạn chế đáng kể hiệu suất điện hóa của TiO2 trong pin natri-ion. Đồng thời, do bản thân TiO2 có một số khiếm khuyết, cùng với bán kính Na+ lớn và tốc độ truyền chậm, hiệu suất lưu trữ natri của nó cũng không lý tưởng. Do đó, nhiều nghiên cứu hiện nay về TiO2 tập trung vào việc cải thiện độ dẫn điện tử và độ dẫn ion của TiO2 thông qua kích thước nano vật liệu, sửa đổi giao diện, pha tạp ion, các loại vật liệu tổng hợp C khác nhau và hình thái học và tối ưu hóa cấu trúc.
TiO2 vô định hình được sử dụng làm vật liệu điện cực âm trong pin natri-ion. Các ống nano TiO2 vô định hình được trồng trực tiếp trên lá titan và vật liệu thu được được sử dụng làm điện cực âm của pin natri-ion. Công suất riêng có thể đảo ngược có thể đạt tới 150 mA·h·g-1 và pin có hiệu suất chu kỳ tuyệt vời.
Liên hệ với chúng tôi để biết thêm thông tin. Cảm ơn
Nicole
Công ty: Công ty TNHH Baoji Jimiyun Dynamic
Quốc gia:Trung Quốc
Địa chỉ: Đường Baoti, Jintai, thành phố Baoji, Thiểm Tây, Trung Quốc
Cel:+86 13369210920
Gmail:nicole@jmyunti.com
Trang web: www.jm-titanium.com
