粒子長を短縮したインジウム添加ルチル酸化チタンとそのNa貯蔵特性

Indium-Doped Rutile Titanium Oxide with Reduced Particle Length and Its Sodium Storage Properties.

• Hiroyuki Usui
• Yasuhiro Domi
• Thi Hay Nguyen
• Yuri Tanaka
• Hiroki Sakaguchi

抄録

陰イオン界面活性剤溶液中で水熱合成したIn添加ルチルTiO粒子のNa貯蔵特性に及ぼすIn添加量と粒子形状の影響を調べた。その結果、In添加TiOの固溶限界は0.8原子%であることがわかった。界面活性剤を使用しない場合、0.8原子%のInドープTiO電極では、3つのドーピング効果の恩恵により、最高の負極性能が得られることがわかった。(i)拡散パスサイズの拡大、(ii)電子伝導度の向上、(iii)パス内の電子電荷密度の低減、の3つの効果により、0.8原子%のIn添加TiO電極で最高の性能を得ることができた。界面活性剤溶液中で合成することにより、粒子長を小さくしたIn添加TiO電極の性能をさらに向上させることができた。この電極は、より優れたサイクル安定性を示し、200サイクルで240 mA h gの高い放電容量を維持した。これは、粒子長が減少しているため、TiO粒子の内部にNaを挿入することができるためと考えられる。

We hydrothermally synthesized In-doped rutile TiO particles in an anionic surfactant solution and investigated the influences of In doping and the particle morphology on the Na storage properties. The solid solubility limit was found to be 0.8 atom % in In-doped TiO. In the case where no surfactant was used, the best anode performance was obtained for 0.8 atom % In-doped TiO electrode by the benefits of three doping effects: (i) expanded diffusion-path size, (ii) improved electronic conductivity, and (iii) reduced electron charge density in the path. Further enhancement in the performance was achieved for the In-doped TiO with a reduced particle length by the synthesis in the surfactant solution. This electrode exhibited a better cycle stability and maintained a high discharge capacity of 240 mA h g for 200 cycles. The reason is probably that Na can be inserted in the inner part of TiO particles because of its reduced particle length.

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