dióxido de titanio Posee características como alta estabilidad química, no toxicidad y buen rendimiento fotoeléctrico; en particular, el dióxido de titanio rutilo presenta una alta actividad superficial, lo que lo hace muy adecuado para la modificación de materiales de baterías. Al igual que el polietilenglicol, la introducción de dióxido de titanio también compensa la insuficiente densidad energética y el bajo rendimiento de velocidad del fosfato de hierro y litio.

Existen tres formas principales de añadir dióxido de titanio al fosfato de hierro y litio:
1. Modificación mediante dopaje. Al incorporar nanopartículas de dióxido de titanio en la red cristalina del fosfato de hierro y litio, se forma una heteroestructura que mejora significativamente la conductividad del material. Los experimentos han demostrado que el dopaje con un 1 % de dióxido de titanio puede aumentar la conductividad electrónica del fosfato de hierro y litio en dos órdenes de magnitud y mejorar el rendimiento de velocidad entre un 15 % y un 30 %.

2. Recubrimiento superficial. El dióxido de titanio puede formar una película protectora en la superficie de las partículas de fosfato de hierro y litio, reduciendo el contacto directo entre las partículas y el electrolito, suprimiendo así reacciones secundarias como la lixiviación de hierro y el crecimiento excesivo de la película SEI, al tiempo que mejora la capacidad de retención de agua del electrodo y el rendimiento de la batería en entornos de baja humedad.

3. Síntesis asistida por fotocatálisis. Bajo luz ultravioleta, el dióxido de titanio genera pares electrón-hueco, acelerando la reacción redox del precursor, reduciendo el tiempo de síntesis hidrotermal y mejorando la pureza del producto. Un estudio logró reducir el tiempo de reacción hidrotermal de 12 a 8 horas.

Desde una perspectiva mecanicista, la introducción de dióxido de titanio puede ajustar la estructura de bandas del fosfato de hierro y litio, reducir la brecha de banda y mejorar su respuesta a la luz visible; las interfaces de heterounión pueden acelerar la transferencia de electrones.

Además, la estructura rígida del dióxido de titanio también puede amortiguar los cambios de volumen durante los procesos de carga y descarga, mejorando la vida útil del ciclo; por ejemplo, la tasa de retención de capacidad puede superar el 90 % después de 2000 ciclos.
En la industrialización práctica, el dióxido de titanio y el polietilenglicol se utilizan a menudo de forma sinérgica. Por ejemplo, juntos forman una estructura de doble recubrimiento de "dióxido de titanio y carbono", que no solo mejora la conductividad, sino que también aumenta la estabilidad de la interfaz, lo que da como resultado una capacidad específica de primera descarga de 165 mAh/g para el fosfato de hierro y litio, con una degradación de la capacidad inferior al 5 % después de 1000 ciclos.

Actualmente, el costo del dióxido de titanio nanoestructurado es relativamente alto, y la uniformidad de su dispersión representa una dificultad técnica que requiere una mayor optimización mediante procesos como ultrasonido y molienda de bolas. De cara al futuro, la optimización de los parámetros del proceso mediante aprendizaje automático, el desarrollo de métodos de síntesis de bajo costo para el dióxido de titanio y la construcción de un sistema compuesto ternario de polietilenglicol, dióxido de titanio y grafeno serán importantes líneas de investigación. Además, es necesario desarrollar tecnologías de reciclaje eficientes para las baterías de fosfato de hierro y litio desechadas que contienen dióxido de titanio.

En resumen, el dióxido de titanio mejora significativamente el rendimiento electroquímico y la estabilidad de los materiales de fosfato de hierro y litio a través de diversos métodos como el dopaje, el recubrimiento y la fotocatálisis, lo que proporciona un sólido respaldo para el desarrollo futuro de baterías de potencia y sistemas de almacenamiento de energía.

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