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铌钨氧化物储锂行为的研究

发布时间:2022-06-11 15:02:51 作者:张信哲代言欧宝app 来源:欧宝娱乐平台全站

  近期,清华大学深圳国际研究生院和燕山大学的研究者共同提出了一种基于晶体结构调控的铌钨氧化物(WNbO)的储锂行为的理论。相对于石墨材料来说,WNbO负极材料拥有更好的扩散动力学性能和更高的储锂能力,能在很大程度上弥补现有锂离子电池不足的。

  自首次发现石墨/钴酸锂插层材料作为锂离子电池电极以来,锂离子二次电池已商业化超过30年。目前,最先进的锂电池仍在使用插层材料,其相较于合金类和转化类材料来说具有更小的体积应变力和更长的循环寿命等特点,不过仍避免不了锂离子在石墨中的扩散动力学缓慢的问题,因而限制了锂电池在快充领域的发展和应用。

  为了解决现有锂电池的不足,寻找高性能负极材料成为关键。铌基氧化物如铌钨氧化物因在大倍率、循环性能等方面有着不俗的表现,而深受储能研究者的喜爱。在晶体学领域,晶体结构的通道尺寸会直接影响锂离子的输运,进而导致电池容量、电压区间和循环寿命等发生显著波动。

  为了阐明铌基氧化物的晶体结构、隧道尺寸与电化学性能之间的关联性,研究者选取了WNb2O8(四边形),W3Nb14O44(四边形)和W10.3Nb6.7O47(五边形)三种具有代表性的不同隧道开口的钨铌氧化物为原型,系统地研究了晶体结构在铌钨氧化物中对锂离子输运的作用。

  研究表明,W10.3Nb6.7O47具有较大的五边形隧道,表现出最佳的倍率性能,这与本身较低的锂离子插层势垒和二维锂离子传输通道有关。W3Nb14O44具有Wadsley-Roth相,其比容量和锂离子存储能力最高,因其独特的开放式晶体构造提供丰富的嵌锂点位。

  该研究成果为未来基于铌基氧化物开发的快充型高安全性电极材料的结构优化提供指导,助力快充技术领域的应用。

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