19 December 2016

锂离子电池(LIBs)由于其高能量密度和长久的使用寿命，成为智能手机和其它设备的首选。尽管被大规模采用，锂离子电池的下一步发展继续成为研究的课题。对这一不断发展的领域的最新成果报道在Materials Today Energy。文中，作者表明由超长的、静电纺丝BaLi2Ti6O14纳米纤维制成的阳极可以改善锂离子电池的性能。

大多数商用LIBs使用石墨阳极，但在每次充电-放电循环中形成的非晶态固体电解质界面层(SEI)会降低电池的寿命。由锂钛氧化物(Li4Ti5O12)制成的阳极提供更好的充电-放电循环性能，因为它们不会形成非晶层，但是它们的低堆积密度限制了它们存储电荷的能力。为了制造出兼具高能密度和最佳循环性能的电极，来自宁波大学舒杰教授和他的团队把目光转向了纳米级材料。

他们的BaLi2Ti6O14纳米纤维由静电纺丝和随后的退火工艺合成。然后将纤维和碳黑混合形成浆料，再在浆料上涂覆铜箔以形成工作阳极。在电化学测试中，该阳极显示出高电稳定性，其充循环伏安曲线在所有电流密度(200, 500和1000 mA g-1)下保持一致。此外，当电流密度增加时，充电容量仅略微减小。例如，当阳极在1000mA g-1下循环时，其容量每循环衰减0.153%，在超过800次循环中充电容量从140.2mA g-1降到123 mA g-1。

作者将这种行为归因于纤维的一维结构促进的高速率电子传输，这种纳米结构的Li4Ti5O12显示了比块状材料更低的欧姆电阻。TEM分析表明该纳米纤维阳极具有不寻常的结构稳定性，在超过800次充电-放电循环中只仅仅最低程度地改变结构，而且显示出优异的可逆性。尽管仍然处于相对早期的开发阶段，但作者认为其电化学性能“使纳米纤维成为商用LIBs有前景的阳极材料”。

宁波大学舒杰教授

化学学士、物理学博士，自2000年起一直从事锂/钠离子电池等新能源材料及体系的研究，曾在日本和法国从事博士后研究。入选浙江省新世纪151人才工程第二层次、浙江省钱江人才计划、浙江省科协“育才工程”、宁波市重点高层次人才、宁波市领军和拔尖人才工程第三层次，担任国际期刊ISRN Electrochemistry编委、International Scholarly Research Notices编委、Open Journal of Functional Material Research编委、Frontiers in Energy Research编审，曾受邀为Journal of Power Sources、ACS Applied Materials&Interfaces、Journal of Physical Chemistry Letters等二十多家国际期刊担任审稿人。主持或参与国家863计划、国家973计划、国家自然科学基金、国家教育部重点项目等科研项目30余项。

静电纺丝

静电纺丝就是高分子流体静电雾化的特殊形式，此时雾化分裂出的物质不是微小液滴，而是聚合物微小射流，可以运行相当长的距离，最终固化成纤维。静电纺丝是一种特殊的纤维制造工艺，聚合物溶液或熔体在强电场中进行喷射纺丝。在电场作用下，针头处的液滴会由球形变为圆锥形（即“泰勒锥”），并从圆锥尖端延展得到纤维细丝。这种方式可以生产出纳米级直径的聚合物细丝。

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