DOI: 10.1016/j.carbon.2022.04.010

氧化钛（TiO2）具有较高的理论容量（335mAh/g）、合理的工作电压（0.7V）、较低的成本和毒性，是一种很有前途的钠离子电池（SIBs）负极材料，但其电子电导率和离子扩散系数较低。在此，研究者采用简单的同轴静电纺丝技术和在H2/Ar气氛中进行退火处理设计并合成了新型介孔中空TiO2-x/C纳米纤维（H-TiO2-x/C）。得益于氧空位（OVs）、介孔中空纳米纤维和导电碳骨架，H-TiO2-x/C的电子电导率和离子扩散系数显着提高。合成的H-TiO2-x/C在33.5mA/g时表现出262.4mAh/g的优异可逆容量，在1.675A/g时具有142.6mAh/g的优异倍率性能，并且在3.35A/g的电流密度下循环7000次后的容量保持率几乎为100%，相应容量为131.3mAh/g。原位X射线衍射分析和密度泛函理论计算表明，H-TiO2-x/C具有稳定的结构和低能垒。此外，Na0.67Ni0.33Mn0.37Ti0.3O2//H-TiO2-x/C钠离子全电池在0.335A/g下进行100次循环后的能量密度为398.2Wh/kg，保持率为95.1%。总体而言，本研究展示了新型介孔中空H-TiO2-x/C纳米纤维作为SIBs高性能负极材料的巨大前景。

图1.（a）H-TiO2-x/C的合成路线示意图，（b,c）SEM图像，（d）TEM图像，（e）SAED图谱，（f）HRTEM图像，（g-j）Ti、O、C和N的EDS映射图像。

图2.（a）H-TiO2-x/C和A-TiO2的XRD图谱，（b,c）拉曼光谱，（d,e）Ti2p和O1s的高分辨率XPS光谱，（f）EPR光谱。

图3.（a）H-TiO2-x/C的初始三个CV曲线。（b）H-TiO2-x/C、N-TiO2/C和A-TiO2在0.335A/g下的循环性能，（c）300次循环后的EIS图和（d）倍率性能。（e）H-TiO2-x/C在不同C率下的充电/放电曲线，（f）与其他TiO2基负极的性能比较，以及（g）长期循环性能。

图4.（a）H-TiO2-x/C在不同扫描速率下的CV曲线，（b）log（i）-log（v）线性关系，（c）1.0mV/s时的电容贡献，以及（d）不同扫描速率下的电容控制贡献率。

图5.（a）H-TiO2-x/C电极在初始两个循环期间的原位XRD图谱及（b）相应等高线图。（c）H-TiO2-x/C和（d）Na嵌入H-TiO2-x/C的DOSs和结构模型。

图6.Na0.67Mn0.47Ni0.33Ti0.2O2//H-TiO2-x/C全电池：（a）示意图，（b）不同电流密度下的充放电曲线，（c）0.335A/g时全电池的循环性能，（d）与先前报道的钠离子全电池的功率密度和能量密度比较。