答案就在图纸中2D纳米片作为锂离子电池的阳极

随着电动汽车(EV)行业的发展，为这些汽车提供动力的优质锂(Li)离子电池的研发工作也在不断发展。探索和扩展快速充放电技术和延长电池寿命是其发展的关键挑战。一些因素，如锂离子的扩散、电极-电解质界面的特性和电极孔隙率，可以帮助克服这些问题，实现极快的充电和超长寿命。

近年来，二维(2D)纳米材料是具有几纳米厚度的薄片状结构，已成为锂离子电池的潜在负极材料。这些纳米片具有高纵横比和高密度的活性位点，可实现快速充电和卓越的循环性能。特别是，基于过渡金属二硼化物(或TMD)的二维纳米材料引起了研究人员的兴趣。由于TMDs的硼和多价过渡金属原子的蜂窝平面，已发现TMDs具有高速率和长循环稳定性的锂离子存储。

最近，由日本先进科学技术研究所(JAIST)的NoriyoshiMatsumi教授和印度理工学院(IIT)Gandhinagar的KabeerJasuja教授领导的一组科学家着手进一步探索TMD在能源方面的潜力存储。

该团队首次对基于二硼化钛(TiB2)的分级纳米片(THNS)作为锂离子电池负极材料的存储潜力进行了实验研究。该团队由JAIST前高级讲师RajashekarBadam组成;AkashVarma，JAIST前MS课程学生;JAIST技术专家KoichiHigashimine和AshaLizaJames博士IITGandhinagar的学生。他们的研究发表在ACSAppliedNanoMaterials上。

THNS是通过用过氧化氢氧化TiB2粉末，然后离心和冷冻干燥溶液来开发的。

“使我们的工作脱颖而出的是为合成这些TiB2纳米片而开发的方法的可扩展性。对于任何将纳米材料转化为有形技术的方法，可扩展性是限制因素。我们的合成方法只需要搅拌，不需要复杂的设备。这是由于TiB2表现出的溶解和再结晶行为，这是一个偶然的发现，使这项工作成为从实验室到现场的有希望的桥梁，”Kabeer教授解释说。

此后，该团队使用THNS作为活性阳极材料构建了阳极锂离子半电池。该团队研究了基于THNS的阳极的电荷存储特性。

研究小组发现，基于THNS的阳极具有380mAh/g的高放电容量，电流密度仅为0.025A/g。此外，他们发现在1A/g的高电流密度下，充电时间为10分钟，1000次循环后的容量保持率为89.7%，可获得174mAh/g的放电容量。此外，基于THNS的锂离子负极可以维持非常高的电流速率，大约为15到20A/g，从而在大约9到14秒内实现超快充电。在高电流速率下，10,000次循环后容量保持率大于80%。

这项研究的结果表明二维TiB2纳米片作为快速充电和长寿命锂离子电池的候选材料的适用性。他们还强调了纳米级块状材料(如TiB2)的优势，以获得有前景的特性，包括赝电容电荷存储、出色的高倍率性能和出色的可循环性。

Matsumi教授在解释他们研究的潜在长期影响时说：“这种快速充电技术可以加速电动汽车的普及，并显着减少为各种移动电子设备充电的等待时间。我们希望我们的研究结果能够促进这方面的更多研究。”最终可以为电动汽车用户带来便利，减少城市空气污染，减轻移动生活压力，从而提高我们社会的生产力。”

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