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提高鈦基材料的倍率能力對于發(fā)揮其作為鈉離子電池（SIBs）負(fù)極材料的潛力至關(guān)重要。

北京航空航天大學(xué)宮勇吉等通過一步法合成了具有均勻分布超薄碳納米片的錳摻雜鈦酸鈉納米線（Mn-NTO@C），顯示了更高的功率密度。

圖1. 材料制備示意

所制備的Mn-NTO@C展示了混合儲能的實現(xiàn)，它協(xié)調(diào)了擴(kuò)散控制的行為和贗電容控制的行為。研究發(fā)現(xiàn)，Mn雜原子可以提高Na₂Ti₃O₇相在擴(kuò)展晶格中的比例，促進(jìn)鈉離子的擴(kuò)散控制插入/脫出過程。

同時，Mn-NTO納米線和碳納米片的混合形態(tài)提供了一個促進(jìn)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。電容分析顯示，Mn-NTO@C通過混合擴(kuò)散-贗電容控制過程發(fā)揮作用，在10 mV s^-1時產(chǎn)生近92%的電容貢獻(xiàn)。

圖2. Mn-NTO@C的電容分析

因此，組裝的Na||Mn-NTO@C半電池在24 A g^-1的極端電流密度下工作良好，循環(huán)次數(shù)達(dá)10000次，容量保持率達(dá)95.2%。

此外，Mn-NTO@C||Na₃V₂(PO₄)₃(NVP)全電池在20 A g^-1的條件下，在超過10000次的循環(huán)中，每循環(huán)的衰減量只有0.0015%，全電池的能量密度和功率密度分別達(dá)到了262 Wh kg^-1和16.3 kW kg-¹的超高水平。

圖3. Mn-NTO@C||NVP的電化學(xué)性能

Sodium titanate nanowires for Na+-based hybrid energy storage with high power density. SusMat 2022. DOI: 10.1002/sus2.95

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