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      尖晶石Li₄Ti₅O₁₂在保持優異的功率性能的同時，獲得高的振實密度仍然是一個相當大的挑戰。本文利用毛細管收縮效應合成了致密的介孔取向多孔石墨烯骨架（HGF）納米Li₄Ti₅O₁₂粒子（Li₄Ti₅O₁₂/HGF）。在毛細管干燥過程中，納米Li₄Ti₅O₁₂粒子阻止了石墨烯片的絕對聚集，保留了介孔取向的孔隙率，有利于Li⁺的快速擴散。通過對多孔結構的精確調整，Li₄Ti₅O₁₂/HGF復合材料成功地實現了振實密度與孔隙率的平衡。此外，多孔石墨烯片的面內納米孔為Li⁺擴散提供了通道，明顯削弱了復合材料的Li⁺擴散阻力。合成的Li₄Ti₅O₁₂/HGF復合材料具有1.1 g cm^-3的高振實密度和152 m² g^-1的中等介孔孔隙率，在0.035、1.75、7和14 A g^-1下的體積比容量分別為161、142、120、103 mAh cm^-3。當電流密度達到17.5 A g^-1時，制備的Li₄Ti₅O₁₂/HGF復合材料仍具有98 mAh cm^-3的容量，表現出優異的超高倍率性能。在7 A g^-1下循環1000次后，致密的Li₄Ti₅O₁₂/HGF復合材料的容量保持在84%，具有很高的循環穩定性。
 
  
Figure 1. 致密物料毛細管蒸發干燥過程示意圖。
 

Figure 2. （a）HGO的TEM圖像。（b）HGF的TEM圖像。（c）空白LTO和LTO/HGF-1的XRD圖譜。（d）空白LTO和LTO/HGF-1的拉曼光譜結果。
 
 
Figure 3. （a–f）空白LTO和LTO/HGF系列復合材料的SEM圖像。
 
 
Figure 4. （a）空白LTO、LTO/GF和LTO/HGF-1的CV結果。（b）空白LTO、Li₄Ti₅O₁₂/HGF系列復合材料和LTO/GF的比容量。（c）空白LTO、典型Li₄Ti₅O₁₂/HGF復合材料和LTO/GF的倍率性能。（d）LTO/HGF-1、LTO/GF和空白LTO的比容量變化趨勢。（e）LTO/HGF-1的長循環性能。（f）本文工作與近期相關文獻的比較
 
 
Figure 5. 空白LTO（a）、LTO/HGF-1（b）和LTO/GF（c）在不同掃描速率下的CV。（d）三個樣品的陽極峰iν^-1/2到ν^1/2的直線圖。（e）LTO/HGF-1的贗電容貢獻。（f）LTO/HGF-1和LTO/GF在不同掃描速率下的贗電容和擴散容量的比值。
 
        相關研究成果于2020年由北京化學防御研究所 Gaoping Cao課題組，發表在Journal of Power Sources（2020, 447, 227372）上。原文：Nano-Li₄Ti₅O₁₂ particles in-situ deposited on compact holey-graphene framework for high volumetric power capability of lithium ion battery anode。

轉自《石墨烯雜志》公眾號