Mesoporous Single‐Crystal Lithium Titanate Enabling Fast‐Charging Li‐Ion Batteries

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作者
Xu Jin,Yehu Han,Zhengfeng Zhang,Yawei Chen,Jianming Li,Tingting Yang,Sheng Wang,Wanxia Li,Xiao Han,Zelin Wang,Xiaodan Liu,Hang Jiao,Xiaoxing Ke,Manling Sui,Ruiguo Cao,Genqiang Zhang,Yongfu Tang,Pengfei Yan,Shuhong Jiao
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:34 (18) 被引量:50
标识
DOI:10.1002/adma.202109356
摘要

There remain significant challenges in developing fast-charging materials for lithium-ion batteries (LIBs) due to sluggish ion diffusion kinetics and unfavorable electrolyte mass transportation in battery electrodes. In this work, a mesoporous single-crystalline lithium titanate (MSC-LTO) microrod that can realize exceptional fast charge/discharge performance and excellent long-term stability in LIBs is reported. The MSC-LTO microrods are featured with a single-crystalline structure and interconnected pores inside the entire single-crystalline body. These features not only shorten the lithium-ion diffusion distance but also allow for the penetration of electrolytes into the single-crystalline interior during battery cycling. Hence, the MSC-LTO microrods exhibit unprecedentedly high rate capability, achieving a specific discharge capacity of ≈174 mAh g-1 at 10 C, which is very close to its theoretical capacity, and ≈169 mAh g-1 at 50 C. More importantly, the porous single-crystalline microrods greatly mitigate the structure degradation during a long-term cycling test, offering ≈92% of the initial capacity after 10 000 cycles at 20 C. This work presents a novel strategy to engineer porous single-crystalline materials and paves a new venue for developing fast-charging materials for LIBs.
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