N-doped rutile TiO 2 /C with significantly enhanced Na storage capacity for Na-ion batteries

材料科学 锐钛矿 金红石 化学工程 阳极 兴奋剂 电化学 球磨机 离子 烧结 纳米技术 化学 光电子学 工程类 有机化学
作者
Hanna He,Haiyan Wang,Dan Sun,Minhua Shao,Xiaobing Huang,Yougen Tang
出处
期刊:Electrochimica Acta [Elsevier BV]
卷期号:236: 43-52 被引量:63
标识
DOI:10.1016/j.electacta.2017.03.104
摘要

Abstract Rutile TiO 2 is seldom studied as anode material for Na-ion battery for its much poorer Na storage performance than anatase phase. Herein, strategies of carbon coating and nitrogen doping are proposed and achieved together by a facile ball milling method followed by a high temperature sintering process to improve its electrochemical properties. The feature of this work lies in the dual N doping, not only to the carbon layers but also to the TiO 2 lattice, resulting in sufficient oxygen vaccancies and defects in TiO 2 /C. Although the pristine TiO 2 prepared by the similar method shows only 10 mAh g −1 capacity, the Na storage performance of N-doped TiO 2 /C is significantly enhanced. It demonstrates a high reversible discharge capacity of 211.2 mAh g −1 at 16.8 mA g −1 (0.1C). Moreover, a capacity retention of 92.3% is achieved after 500 cycles at 168 mA g −1 (1C), verifying ultrahigh reversible capacity and excellent cycling performance for rutile TiO 2 . The excellent Na storage performance of N-doped TiO 2 /C should be ascribed to the improved electronic and ionic conductivity resulting from dual N-doping strategy and shortened Na ion diffusion length due to the particle downsizing.

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