Aniondoping på højt niveau mod hurtig ladningsoverførselskinetik til kondensatorer

Forskerholdet af prof. Xiaobo Ji og associeret prof. Guoqiang Zou har foreslået en genial ilt-vacancy (OV) ingeniørstrategi for at realisere højt indhold af anionisk doping i TiO ₂ og tilbød værdifuld indsigt i at udtænke elektrodematerialer med hurtig ladningsoverførselskinetik i bulkfasen. Artiklen med titlen "High content anion (S/Se/P) doping assisted by defect engineering with fast charge transfer kinetics for high-performance sodium ion capacitors" er udgivet i Videnskabsbulletin . Xinglan Deng er opført som førsteforfatter og prof. Guoqiang Zou som tilsvarende forfatter.

Den hastighedsbestemmende proces for natriumlagring i TiO ₂ er meget afhængig af ladningsoverførsel i elektrodematerialerne på grund af dens ringere diffusionskoefficient og elektroniske ledningsevne. Udover at reducere diffusionsafstanden af ​​ion/elektron, stigningen af ​​ionisk/elektronisk mobilitet i krystalgitter er meget vigtig for ladningstransport. Her, Der foreslås en OV-teknik, der har assisteret i dopingstrategi med højt indhold af anion (S/Se/P) for at forbedre dens ladningsoverførselskinetik til ultrahurtig natriumlagringsydelse. De teoretiske beregninger har forudsagt, at OV-teknik fremkalder den spontane S-doping i TiO ₂ fase og opnår høj anionisk dopantkoncentration for at frembringe elektrondonor i urenhedstilstand og elektronisk delokalisering over S besatte steder, hvilket stort set kan reducere migrationsbarrieren af ​​Na+. Derfor, eksperimentelle målinger validerer realiseringen af ​​højt indhold anion (S/Se/P) doping og den væsentligt forbedrede Na-ion diffusivitet og ledningsevne i forberedte elektrodematerialer.

Den optimerede A-TiO ₂ -x-S/C-anode (med S-indhold på 9,82 at%) udviser ekstraordinært højhastighedskapacitet med 209,6 mAh g ^-1 ved 5000 mA g ^-1 . Når de anvendes som anodematerialer, den samlede SIC leverer en ultrahøj energitæthed på 150,1 Wh kg ^-1 ved en effekttæthed på 150 W kg ^-1 . Dette arbejde giver en ny strategi til at realisere doping med højt indhold af anion, og forbedre ladningsoverførselskinetikken for TiO ₂ , som kaster lys over design af elektrodematerialer med hurtig kinetik.