由于钠的丰富和低成本，钠离子存储技术很有希望成为大规模电网系统的候选技术。然而，与众所周知的锂离子存储机制相比，钠离子存储仍然相对未知。

近日，厦门大学Qiulong Wei，加州大学洛杉矶分校Bruce Dunn系统地测定了锐钛矿型二氧化钛(TiO₂(A))的钠离子存储性能。

文章要点

1）在初始钠化过程中，晶态的TiO2(A)的表面层(~3~5 nm)变得无定形，但仍发生Ti⁴⁺/Ti³⁺氧化还原反应。提出了一个解释无定形层的作用和比容量与纳米粒子尺寸的关系的模型。

2）在高充放电倍率下，约10 nm的非晶态纳米粒子似乎是获得高比容量的最佳选择，其比容量约为200 mAh g⁻¹。纳米TiO₂(A)的动力学研究表明，钠离子的存储是由于表面氧化还原机制而不依赖于纳米粒子的大小，而不是二氧化钛(A)的锂化过程是一个扩散受限的插层过程。

3）TiO₂(A)的表面氧化还原特性使其具有优异的倍率性能、循环稳定性和低过电位。此外，通过对表面氧化还原机理的调整，使得厚电极的TiO₂(A)能够保持高倍率性能，代表了高功率钠离子存储的一个很有前途的方向。

参考文献

Wei, Q., Chang, X., Butts, D. et al. Surface-redox sodium-ion storage in anatase titanium oxide. Nat Commun 14, 7 (2023).

DOI：10.1038/s41467-022-35617-3

https://doi.org/10.1038/s41467-022-35617-3