Carbone creux co

Jun 19, 2023

28 juillet 2023

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par Zhang Nannan, Académie chinoise des sciences

Selon une étude publiée dans Renewables, une équipe de recherche dirigée par le professeur Hu Linhua de l'Institut Hefei des sciences physiques de l'Académie chinoise des sciences a amélioré les performances des batteries métal-ion en améliorant la conductivité électrique et la mobilité ionique des matériaux d'électrode.

Le dioxyde de titane anatase (TiO2) a suscité un grand intérêt en tant qu'anode prometteuse pour les batteries lithium-ion en raison de ses propriétés uniques telles que la stabilité, le faible coût, le respect de l'environnement et la sécurité. Cependant, en tant que semi-conducteur, la conductivité ionique et électrique intrinsèquement faible du TiO2 conduit à une capacité limitée et à une capacité de débit et des performances de cyclage inférieures, ce qui entrave sérieusement ses applications pratiques.

Dans cette étude, les chercheurs ont étudié les propriétés des lacunes en oxygène et des sphères creuses d’O2 co-dopées au carbone (HS-TiO2) et les ont comparées à des sphères creuses de TiO2 blanc entièrement oxydées (W-TiO2).

Ils ont constaté que la bande interdite était plus petite lorsque des dopants de carbone et des lacunes d’oxygène (VO) étaient ajoutés au TiO2 anatase.

De plus, la présence d’électrons localisés a entraîné une barrière plus faible pour le mouvement des ions Li, ce qui a accéléré le taux de diffusion des ions. Cela a rendu les lacunes en oxygène et la sphère creuse de TiO2 co-dopée au carbone (HS-TiO2) plus réversibles que le TiO2 entièrement oxydé (W-TiO2) lorsque des ions Li étaient ajoutés et retirés.

En modifiant la durée d'une réaction solvothermique, les chercheurs peuvent contrôler la structure interne des sphères, les rendant soit solides, poreuses ou creuses. Cet ajustement leur permet de conserver une forme cohérente tout en modifiant la configuration interne.

Les résultats de cette étude ouvrent la voie à une exploration et à une optimisation plus approfondies des sphères creuses de TiO2 co-dopées au carbone et d'autres matériaux similaires.

Plus d'information: Zhaoqian Li et al, Transfert ionique et de charge accéléré par des électrons localisés pour un stockage supérieur du lithium, énergies renouvelables (2023). DOI : 10.31635/énergies renouvelables.023.202300031