Li離子和K離子電池分別具有高能量密度和低成本的獨(dú)特優(yōu)勢。探索具有高效電化學(xué)性能的通用陽極是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。在此，通過簡便的水熱法制備了二維TiO
2/還原氧化石墨烯（RGO）復(fù)合材料。TiO
2納米粒子由Ti
2C MXene轉(zhuǎn)化而來，并連接RGO納米片形成片狀結(jié)構(gòu)。TiO
2/RGO作為陽極材料，對Li離子和K離子電池均具有高容量，顯著的倍率能力和長循環(huán)性能。優(yōu)異的電化學(xué)性能歸因于小粒徑（15–25 nm）和RGO提供的電子傳輸通道，以及離子擴(kuò)散路徑短。此外，RGO激勵了電容性貢獻(xiàn)，從而提高了容量并改善了倍率性能。同時，通過定量動力學(xué)分析研究了Li/K離子存儲的電化學(xué)動力學(xué)。這項(xiàng)工作證明了引入電容容量以實(shí)現(xiàn)快速離子存儲并改善循環(huán)穩(wěn)定性的可能性，為設(shè)計(jì)用于金屬離子電池的高效電極提供了新策略。
Figure 1. （a）TiO
2/RGO復(fù)合物的形成示意圖；TiO
2/RGO復(fù)合材料的（b）XRD和（c）TG；（d）TiO
2/RGO、純TiO
2和GO的拉曼
Figure 2. TiO
2/RGO復(fù)合材料的形貌特征：（a和b）SEM圖像、（c）TEM和（d）HRTEM圖像
Figure 3. 用TiO
2/RGO（120 mg GO）作為陽極，鋰離子電池的電化學(xué)特性：（a）TiO
2/RGO和TiO
2的倍率性能；TiO
2/RGO在（b）不同速率和（c）1C速率下的充放電曲線；（d）TiO
2/RGO和TiO
2在0.5 mV/s掃描速率下的CV曲線；（e）TiO
2/RGO在10C下的循環(huán)性能。
Figure 4. （a）TiO
2/RGO在0.2至2.0 mV/s的不同掃描速率下的CV曲線；（b）通過在不同掃描速率下的峰值電流進(jìn)行b值分析，TiO
2/RGO的電容貢獻(xiàn)率；（c）在2.0 mV/s下，CV曲線的面積比；（d）在不同掃描速率下的柱狀對比圖；（e）TiO
2/RGO的反應(yīng)阻力分析，插圖：GITT測試；（f）TiO
2/RGO歸一化實(shí)部和虛部的Bode曲線。
Figure 5. 鉀離子電池中TiO
2/RGO電極的電化學(xué)特性：（a）不同掃描速率下的CV曲線；（b）在各種電流密度下的充放電曲線；（c）在2.0 mV/s時電容貢獻(xiàn)的面積比；（f）在各種電流密度下的倍率性能；（e）分別在200和1000 mA/g下，200和1000個循環(huán)的循環(huán)穩(wěn)定性。
相關(guān)研究成果于2019年由哈爾濱工程大學(xué)Dianxue Cao課題組，發(fā)表在J. Mater. Chem. A（DOI: 10.1039/c8ta12069b）上。原文：MXene-derived TiO
2/reduced graphene oxide composite with an enhanced capacitive capacity for Li-ion and K-ion batteries。
