随着科技的发展，人们对高性能锂离子电池的需求日益迫切，高能量密度、安全快充和长寿命等特征成为下一代锂离子电极材料的重要考核标准。研究人员目前正致力于开发高性能的可快充电极材料。LiTi2(PO4)3属于NASCION快离子导体，具有三维骨架结构，适合Li+的快速传输。LiTi2(PO4)3在有机和水性锂离子电池领域都具有广阔的应用前景。然而，LiTi2(PO4)3较低的导电子性能限制了其高倍率和容量性能。
近日，合肥工业大学的刘节华教授团队（未来能源实验室）利用双分子高低温搭配诱导试剂，成功制备了层级多孔LiTi2(PO4)3/C，即通过小分子二甲基乙醇胺和葡萄糖的低温诱导制备中间产物，并结合水热后葡萄糖衍生碳对LiTi2(PO4)3颗粒的限制作用，得到层级多孔的LiTi2(PO4)3/C电极材料。XPS表征证实高温合成过程中LiTi2(PO4)3界面形成Ti3+，进一步提高了材料的导电性能。GITT结果显示该方法得到的材料锂离子传导速率比传统方法提高了两个数量级。电化学数据显示该材料在0.2 C时的容量达到127 mA•h/g，即使在20 C的高倍率下连续充放电，500次循环后的容量为91 mA•h/g。与不添加葡萄糖的对比试验合成的LiTi2(PO4)3电极材料相比，LiTi2(PO4)3/C具有更高的比容量、倍率性能和循环稳定性。
(a) 葡萄糖和DMEA的分子结构；(b) 层级多孔LiTi2(PO4)3/C的FESEM图像；(c) 20 C倍率下的循环性能。
该工作通过人造DMEA和天然葡萄糖双分子高低温协同诱导构筑了层级多孔LiTi2(PO4)3/C电极材料。制备的电极材料具有层级多孔结构，缩短了锂离子的传输路径，超薄碳层和Ti3+进一步提高了材料的界面导电性能。层级多孔LiTi2(PO4)3/C有望成为新一代安全快充电池的候选电极材料。
该论文作者为：Wenwei Sun, Jiehua Liu, Xiaoqian Liu, Xiaojing Fan, Kuan Zhou and Xiangfeng Wei
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Bimolecular-induced hierarchical nanoporous LiTi2(PO4)3/C with superior high-rate and cycling performance
Chem. Commun., 2017, 53, 8703, DOI: 10.1039/c7cc04432a
刘节华博士简介
刘节华，合肥工业大学材料科学与工程学院教授、安徽特聘专家，2011年获得新加坡南洋理工大学博士学位，2011年至2012年在南洋理工大学任研究员、项目负责人(PI)，2012年11月起就职于合肥工业大学。
刘节华的研究领域是基于2D & 3D的新型储能材料与器件，在相关领域发表SCI论文30余篇，包括Energy Environ. Sci.、Adv. Mater.、Angew. Chem. Int. Ed.、Chem. Commun. 等，授权美国发明专利3项、新加坡发明专利一项，研究成果曾被NPG Asia Materials、Nanowerk、Thesurg 等专题报道，曾获得World Future Foundation博士论文奖，入选安徽省百人计划。
刘节华
http://www.x-mol.com/university/faculty/36483
课题组主页
http://futureenergy.weebly.com/
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