据国外媒体报道，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出了一种制造新型锂离子电池材料的新方法。该方法通过循环将无定形材料和锂转化为结晶材料。
(来源:加州大学圣地亚哥分校)
通过这种方式，该团队将一种名叫氧化铌的非晶态材料转化为一种新的晶态Nb2O5负极，使其具有优异的锂储存和快速循环能力。这种工艺可能在用其他传统方法难以制造的锂离子电池材料的制造中发挥作用。这项研究是由加州大学圣地亚哥分校纳米工程教授许平和博伊西州立大学材料科学与工程教授熊领导的。
随着油价的上涨，人们对电动汽车的需求越来越大。但目前为电动汽车提供动力的锂离子电池价格昂贵，充电太慢，急需开发新的电池材料。熊团队的博士校友、这项研究的主要作者皮特·巴恩斯(Pete Barnes)说:“如果你想为一辆电动汽车充电15分钟，并实现200或300英里的续航时间，你需要使用新的电极，以便它可以以非常快的速度充电，而不会有太多的性能损失。”
目前锂离子电池充电最大的瓶颈之一就是负极。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造成火灾爆炸风险。研究人员将插层金属氧化物视为一种很有前景的负极替代品，如团队发现的岩盐Nb2O5材料，有望降低低电压下锂镀覆的风险。
为了制造这种负电极材料，研究小组开发了一种创新技术，称为电化学诱导的非晶态到晶态的转变。这种新电极可以在20 mA/g的充电速率下实现269 mAh/g的高储锂容量，更重要的是，它可以在1 A/g的高充电速率下继续保持191 mAh/g的高容量，熊说:“这项工作中最令人兴奋的是发现了一种新方法，可以创建一种新型的锂离子电池电极。诀窍是从高能相开始，比如非晶材料。通过简单地用锂回收该材料，可以创造出新的晶体排列，其性能优于固态反应等传统方法制造的材料。”
这种负极具有优异的倍率性能，这是由于其无序的岩盐(DRX)结构，有点像厨房用盐，但锂和铌原子以随机的方式排列。相对而言，DRX的阳极材料很常见，而DRX的阴极材料很少见。加州大学圣地亚哥分校Ong虚拟材料实验室的博士校友Yunxing Zuo利用计算技术展示了将Li插入非晶态Nb2O5中，从而获得亚稳态材料的过程。该团队还开发了一种方法来寻找其他可能以类似方式合成的金属氧化物。此外，计算结果表明，DRX结构包含快速锂扩散路径，具有高倍率性能。
研究人员认为，这项工作只是开启了一种新的思考材料合成的方式。Ong说:“原子喜欢以某种方式排列自己。由传统方法制成的材料通常会反复得到相同的结果。这种新方法开辟了一条很有前途的道路，可以用来制造其他非常规金属氧化物。”
1据国外媒体报道，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出了一种制造新型锂离子电池材料的新方法。该方法通过循环将无定形材料和锂转化为结晶材料。
(来源:加州大学圣地亚哥分校)
通过这种方式，该团队将一种名叫氧化铌的非晶态材料转化为一种新的晶态Nb2O5负极，使其具有优异的锂储存和快速循环能力。这种工艺可能在用其他传统方法难以制造的锂离子电池材料的制造中发挥作用。这项研究是由休领导的……加州大学圣地亚哥分校纳米工程教授ing和博伊西州立大学材料科学与工程教授Hui (Claire) Xiong。
随着油价的上涨，人们对电动汽车的需求越来越大。但目前为电动汽车提供动力的锂离子电池价格昂贵，充电太慢，急需开发新的电池材料。熊团队的博士校友、这项研究的主要作者皮特·巴恩斯(Pete Barnes)说:“如果你想为一辆电动汽车充电15分钟，并实现200或300英里的续航时间，你需要使用新的电极，以便它可以以非常快的速度充电，而不会有太多的性能损失。”
目前锂离子电池充电最大的瓶颈之一就是负极。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造成火灾爆炸风险。研究人员将插层金属氧化物视为一种很有前景的负极替代品，如团队发现的岩盐Nb2O5材料，有望降低低电压下锂镀覆的风险。
为了制造这种负电极材料，研究小组开发了一种创新技术，称为电化学诱导的非晶态到晶态的转变。这种新电极可以在20 mA/g的充电速率下实现269 mAh/g的高储锂容量，更重要的是，它可以在1 A/g的高充电速率下继续保持191 mAh/g的高容量，熊说:“这项工作中最令人兴奋的是发现了一种新方法，可以创建一种新型的锂离子电池电极。诀窍是从高能相开始，比如非晶材料。通过简单地用锂回收该材料，可以创造出新的晶体排列，其性能优于固态反应等传统方法制造的材料。”
这种负极具有优异的倍率性能，这是由于其无序的岩盐(DRX)结构，有点像厨房用盐，但锂和铌原子以随机的方式排列。相对而言，DRX的阳极材料很常见，而DRX的阴极材料很少见。加州大学圣地亚哥分校Ong虚拟材料实验室的博士校友Yunxing Zuo利用计算技术展示了将Li插入非晶态Nb2O5中，从而获得亚稳态材料的过程。该团队还开发了一种方法来寻找其他可能以类似方式合成的金属氧化物。此外，计算结果表明，DRX结构包含快速锂扩散路径，具有高倍率性能。
研究人员认为，这项工作只是开启了一种新的思考材料合成的方式。Ong说:“原子喜欢以某种方式排列自己。由传统方法制成的材料通常会反复得到相同的结果。这种新方法开辟了一条很有前途的道路，可以用来制造其他非常规金属氧化物。”
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