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       Li離子和K離子電池分別具有高能量密度和低成本的獨特優(yōu)勢。探索具有高效電化學性能的通用陽極是一項挑戰(zhàn)。在此，通過簡便的水熱法制備了二維TiO₂/還原氧化石墨烯（RGO）復合材料。TiO₂納米粒子由Ti₂C MXene轉化而來，并連接RGO納米片形成片狀結構。TiO₂/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，以及離子擴散路徑短。此外，RGO激勵了電容性貢獻，從而提高了容量并改善了倍率性能。同時，通過定量動力學分析研究了Li/K離子存儲的電化學動力學。這項工作證明了引入電容容量以實現(xiàn)快速離子存儲并改善循環(huán)穩(wěn)定性的可能性，為設計用于金屬離子電池的高效電極提供了新策略。
 
Figure 1. （a）TiO₂/RGO復合物的形成示意圖；TiO₂/RGO復合材料的（b）XRD和（c）TG；（d）TiO₂/RGO、純TiO₂和GO的拉曼
 

Figure 2. TiO₂/RGO復合材料的形貌特征：（a和b）SEM圖像、（c）TEM和（d）HRTEM圖像

 
Figure 3. 用TiO₂/RGO（120 mg GO）作為陽極，鋰離子電池的電化學特性：（a）TiO₂/RGO和TiO₂的倍率性能；TiO₂/RGO在（b）不同速率和（c）1C速率下的充放電曲線；（d）TiO₂/RGO和TiO₂在0.5 mV/s掃描速率下的CV曲線；（e）TiO₂/RGO在10C下的循環(huán)性能。
 

Figure 4. （a）TiO₂/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行b值分析，TiO₂/RGO的電容貢獻率；（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）TiO₂/RGO的反應阻力分析，插圖：GITT測試；（f）TiO₂/RGO歸一化實部和虛部的Bode曲線。
 

Figure 5. 鉀離子電池中TiO₂/RGO電極的電化學特性：（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。
 
      相關研究成果于2019年由哈爾濱工程大學Dianxue Cao課題組，發(fā)表在J. Mater. Chem. A（DOI: 10.1039/c8ta12069b）上。原文：MXene-derived TiO₂/reduced graphene oxide composite with an enhanced capacitive capacity for Li-ion and K-ion batteries。