Dual-ion batterier (DIB) som består av en grafitanod och katod har rönt ökad uppmärksamhet på grund av deras fördelar med miljövänlighet, utmärkt cyklisk stabilitet och bra säkerhet.

Litiumtitanat (LTO) har framstått som ett lovande anodmaterial på grund av dess goda hastighetsförmåga, cyklbarhet, och säkerhetsfunktion.

Dock, den specifika kapaciteten för litiumtitanat (LTO)-DIB är fortfarande relativt låg ( <50 mAh g ^-1 ), vilket orsakas av den felaktiga reaktionskinetiken mellan grafitkatoden och LTO-anoden för den låga konduktiviteten hos LTO.

Forskare från Shenzhen Institutes of Advanced Technology (SIAT) vid den kinesiska vetenskapsakademin förberedde en LTO/kolkomposit med in-situ implanterade kolnanofilmer och 3-D porös struktur (LTO@3DC) genom kombinationen av organisk molekylkoppling, frystorka, och pyrolys.

Studien publicerades i Chemical Engineering Journal .

Kolnanofilmerna och den porösa 3D-strukturen kan höja elektronledningsförmågan och Li+-jonernas diffusionskinetik, vilket leder till god cykelstabilitet och hög prestanda.

Vidare, forskare konstruerade DIB-konfigurationen genom att kombinera den snabba kinetiken LTO@3DC-anoden och miljövänlig expanderad grafit (EG) katod (LTO@3DC-DIB). Den uppvisade förbättrade prestanda med en hög specifik kapacitet på 110 mAh g ^-1 vid 2 C (IC=100 mA g ^-1 ), bra hastighetskapacitet upp till 10 C, och lång cykelstabilitet med en kapacitetsretention på ~100 % efter 700 cykler vid 5 C.

LTO@3DC-DIB uppvisade en medelurladdningsspänning på 3 V, mycket högre än de flesta rapporterade LTO-baserade fulla batterier, visar stor potential för hög säkerhet och miljövänlig energilagring.