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研究人员将非晶固体转化为新型电池材料 储锂容量高达269 mAh/g

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时间:1900/1/1 0:00:00

据外媒报道,美国加州大学圣地亚哥分校和博伊西州立大学的研究人员开发了一种制造新型锂离子电池材料的新方法。这种方法通过与锂循环将非晶态材料转化为晶态材料。

发现,前途

该团队使用这种方法将一种名为氧化铌的非晶材料转化为一种新的晶体Nb2O5负极,该负极具有优异的锂存储和快速循环能力。该工艺可能在制造锂离子电池材料方面发挥作用,而使用其他传统方法很难制造这些材料。这项研究由加州大学圣地亚哥分校纳米工程教授Shyue Ping Ong实验室的研究人员和博伊西州立大学材料科学与工程教授Hui(Claire)Xiong共同领导。随着油价的上涨,对电动汽车的需求也在增加。然而,目前为电动汽车提供动力的锂离子电池成本高,充电速度太慢,因此迫切需要开发新的电池材料。熊队的博士校友、这项研究的主要作者Pete Barnes说, “如果你想给电动汽车充电15分钟,续航里程达到200或300英里,你需要使用新的电极快速充电,而不会造成显著的性能损失。目前,锂离子电池充电的最大瓶颈之一是负极。常用的石墨负极能量密度高,但充电速度慢因为锂金属涂层容易发生火灾和爆炸风险。研究人员认为,插层金属氧化物是有前途的负极替代品,例如该团队发现的岩盐Nb2O5材料,有望降低在低电压下镀锂的风险。为了制造这种负极材料,研究团队开发了一种创新技术,称为电化学诱导的非晶态到晶态转变。这种新电极可以在20mA/g的充电速率下,更重要的是,在1?在a/g的高充电率下,继续保持191?mAh/g的高容量。熊说, “这项工作最令人兴奋的方面是发现了一种制造新型锂离子电池电极的新方法。诀窍在于从更高能量的相开始,如非晶材料。与固态反应等传统方法制造的材料相比,简单地用锂循环材料可以创造出性能优异的新晶体排列离子。“这种负极具有优异的倍率性能,源于其无序的岩盐结构,有点像厨房的盐,但锂和铌原子是以随机的方式排列的。相对而言,DRX正极材料更常见,而DRX负极材料相对罕见。Ong materials Virt的博士校友左云兴加州大学圣地亚哥分校的ual实验室利用计算技术演示了将Li插入非晶Nb2O5中的过程,从而获得亚稳态材料。该团队还开发了一种指标,以识别可能以类似方式合成的其他金属氧化物。此外,计算结果表明,DRX结构包含快速的锂扩散路径,并具有高倍率性能。研究人员认为,这项工作只会为材料合成开辟一种新的思维方式。Ong说:“原子喜欢以某种方式排列。使用传统方法制造材料通常会重复产生相同的结果。这种新方法开辟了一条很有前途的道路,可用于制造其他非常规金属氧化物

发现,前途

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