N掺杂碳涂层对LiTi2(PO4)3界面多重作用下的水性锂离子电池高倍率性能提升

《ACS Applied Energy Materials》：Enhanced High-Rate Capability of Aqueous Lithium Batteries with Multiple Effects of N-Doped Carbon Coating on the LiTi2(PO4)3 Interface

LiTi2(PO4)3（LTP）作为水系锂离子电池高稳定性阳极材料，但其导电性差制约应用。本研究通过有机沉淀法制备N掺杂碳涂层LTP（NC@LTP）复合材料，具有层状花朵状结构。实验表明N掺杂碳层提升导电性及亲水性，促进Li+传输，使初始比容量从39.4提升至81.5 mAh g?1，且1 C倍率下循环150次后容量保持率92.7%，同时通过DFT计算验证了掺杂机制。该研究为改进水系锂电电极提供了新思路。

　　

LiTi₂(PO₄)₃（LTP）因其稳定的三维框架结构以及在水性电解质电位窗口内的工作电位而被广泛认为是水性锂离子电池的有前途的阳极材料。然而，纯相LTP的低导电性是其实际应用中需要克服的重大挑战。在这项研究中，通过有机沉淀法制备了具有层状花状形态的N掺杂碳涂层LTP（NC@LTP）复合材料。N掺杂的碳层提高了阳极的导电性和亲水性，并产生了有助于Li⁺传输的碳缺陷。经过N掺杂后，10 C下的初始比容量从39.4 mAh g^–1提升到了81.5 mAh g^–1。在1 C的电流下， pouch电池经过150次循环后仍保留了92.7%的容量，并在滥用测试中表现出优异的安全性。此外，通过DFT计算验证了N掺杂碳层的改性机制。本研究为高性能水性锂离子电池电极材料的改性提供了参考和思路。