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【24h】

Aligned TiO_2 nanotubeanoparticle heterostructures with enhanced electrochemical performance as threedimensional anode for lithium-ion microbatteries

机译：定向排列的TiO_2纳米管/纳米粒子异质结构具有增强的电化学性能，可作为锂离子微电池的三维阳极

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A novel TiO_2 three-dimensional (3D) anode with an aligned TiO_2 nanotubeanoparticle heterostructure (TiO_2 NTs/NPs) is developed by simply immersing as-anodized TiO_2 NTs into water and further crystallizing the TiO_2 NTs by post-annealing. The heterostructure, with its core in a tubular morphology and with both the outer and inner surface consisting of nanoparticles, is confirmed by FESEM and TEM. A reversible areal capacity of 0.126 mAh · cm~(?2) is retained after 50 cycles for the TiO_2 NTs/NPs heterostructure electrode, which is higher than that of the TiO_2 NTs electrode (0.102 mAh · cm~(?2) after 50 cycles). At the current densities of 0.02, 0.04, 0.06, 0.08, 0.10 and 0.20 mA· cm~(?2), the areal capacities are 0.142, 0.127, 0.117, 0.110, 0.104 and 0.089 mAh · cm~(?2), respectively, for the TiO_2 NTs/NPs heterostructure electrode compared to the areal capacities of 0.123, 0.112, 0.105, 0.101, 0.094 and 0.083 mAh · cm~(?2), respectively, for the the TiO_2 NTs electrode. The enhanced electrochemical performance is attributed to the unique microstructure of the TiO_2 NTs/NPs heterostructure electrode with the TiO_2 NT core used as a straight pathway for electronic transport and with TiO_2 NP offering enhanced surface areas for facile Li+ insertion/extraction. The results described here inspire a facile approach to fabricate a 3D anode with an enhanced electrochemical performance for lithium-ion microbattery applications.
机译：通过简单地将经过阳极氧化处理的TiO_2 NTs浸入水中，并通过后退火使TiO_2 NTs进一步结晶，从而开发出具有对齐的TiO_2纳米管/纳米粒子异质结构（TiO_2 NTs / NPs）的新型TiO_2三维（3D）阳极。 FESEM和TEM证实了异质结构，其核心为管状形态，其内外表面均由纳米颗粒组成。 TiO_2 NTs / NPs异质结构电极在50个循环后可保持0.126 mAh·cm〜（？2）的可逆面容量，高于50周期后TiO_2 NTs / NPs电极的可逆面容量（0.102 mAh·cm〜（？2）周期）。在0.02、0.04、0.06、0.08、0.10和0.20 mA·cm〜（？2）的电流密度下，面容量分别为0.142、0.127、0.117、0.110、0.104和0.089 mAh·cm〜（？2）。 ，对于TiO_2NTs / NPs异质结构电极，其面积容量分别为TiO_2NTs电极的0.123、0.112、0.105、0.101、0.094和0.083 mAh·cm〜（？2）。增强的电化学性能归因于TiO_2 NTs / NPs异质结构电极的独特微观结构，其中TiO_2 NT核用作电子传输的直接路径，而TiO_2 NP提供了更大的表面积，便于进行Li +插入/提取。此处描述的结果启发了一种简便的方法来制造3D阳极，该阳极具有增强的电化学性能，适用于锂离子微电池应用。

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