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TiO₂是一種廣泛認可的鋰離子電池插層負極材料，但由于鋰離子擴散緩慢，其實際容量受到動力學限制，導致鋰化數小于1.0。

在此，浙江大學陸俊、武漢理工大學麥立強以及美國阿貢國家實驗室Khalil Amine等人通過將Si整合到TiO₂框架中來抑制TiO₂晶體的生長，從而增強電荷轉移并在晶界處產生額外的活性位點以存儲鋰。此外，同步輻射 X 射線光譜和 Cs 校正電子顯微鏡充分證明了Ti 氧化還原范圍擴大。

結果顯示，當用于鋰存儲時，該材料實現了559 mAh g^-1的高可逆容量，是基于所有活性物質計算的理論最大值（483 mAh g^-1）的116%，同時保持了優異的倍率性能和良好的循環穩定性。

圖1. 結構表征

總之，該工作采用一種簡便有效的噴霧干燥法制備了具有擴展Ti氧化還原范圍的硅晶型銳鈦礦TiO₂/碳。由于Si的集成和非晶態碳基體的存在，制備的Si- TiO₂ /C電極作為LIBs的負極材料，LIB表現出高的可逆容量(超過最大理論容量)、優越的倍率性能和良好的循環穩定性。

因此，該工作為顯著提高TiO₂基負極材料的電荷存儲能力提供了一種直接而有效的策略，為高性能鋰離子電池的發展提供了一條有前景的道路。

圖2. 電池性能

Revolutionizing Lithium Storage Capabilities in TiO2 by Expanding the Redox Range, ACS Nano 2023 DOI: 10.1021/acsnano.3c06684

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