锂离子电池(LIBs)一直被认为是电动汽车(EVs)有前景的动力源之一，因其有助于减少柴油和汽油车的二氧化碳排放，也是缓解**变暖日益严重的解决办法。然而，锂离子电池的问题，缺乏高储能能力、良好的循环寿命和快速充电特性严重阻碍了锂离子电池在电动汽车上的实际应用。探寻合适的阳极材料一直是改善锂离子电池储能和寿命问题，以及提高充电效率的更的解决途径。

美国橡树岭国家实验室及田纳西大学化学系的戴胜等人报道了一种简便的快充纳米多孔TiNb₂O₇(NPTNO)阳极的合成方法，以ILs作为结构导向模板。所制备的NPTNO具有充电速度快、比容量高、循环寿命长等优点，被认为是下一代LIBs阳极材料的理想候选材料。恒电流间歇滴定技术(GITT)的研究表明，NPTNO与电解液接触面积大，Li⁺扩散距离短，Li⁺扩散动力学增强，是提高电池性能的主要原因。

文章的合成途径如图1a所示，在前驱体中添加[Bmim][NTf₂]作为模板导向剂，通过搅拌形成凝胶，移除[Bmim][NTf₂]后，进行烧结。烧结温度为700和850 ℃，烧结产物命名为TNO700和TNO850。结构表征结果表明，TNO700比TNO850具有更高的比表面积和更丰富的孔道结构。通过TEM测量到TNO700和TNO850的平均晶粒尺寸分别为18.4和29.2 nm，测量到(110)和(003)晶面的晶面间距分别为0.370和0.341 nm，该结果和XRD的结果一致。

充电研究结果表明，即使在50 C的充电速率下，NPTNO也表现出210 mAh g^-1的高可逆容量，并且在5 C下1000个循环中半电池容量保持率为74%，在1 C和2 C下，LiNi_0.5Mn_1.5O₄全电池容量保持率分别为81%和87%。对1000次循环NPTNO电极的研究表明，IL介孔结构可以减轻重复Li⁺插入-提取过程引起的重复机械应力和体积波动，从而提高NPTNO电池的循环性能。

恒电流间歇滴定法测得的Li⁺扩散系数表明，基于快速Li⁺扩散动力学，IL模板策略确实保证了NPTNO电池的快速充电能力。得益于纳米多孔结构，无阻碍Li⁺扩散路径的NPTNO电池比其它钛基氧化物材料具有更的充电速率性能，比其它TNO材料具有更好的循环性能。

因此，该文证明了IL导向的NPTNO具有的电化学性能，使IL导向NPTNO电池成为一种很有前途的可快速充电LIBs阳极材料。

原文链接：

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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