【化工儀器網(wǎng) 項目成果】近年來，高功隨著電動汽車和可再生能源技術(shù)的率快離電飛速發(fā)展，對高功率快充鋰離子電池的充鋰池研需求日益增長。鋰離子電池作為目前最主流的究新進(jìn)展儲能設(shè)備之一，其性能的有望用提升對于推動整個行業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。其中，到廣Wadsley-Roth晶體剪切結(jié)構(gòu)鈮基氧化物(Wadsley-Roth crystallographic shear structure niobium-based oxides)作為一種具有潛力的高功負(fù)極材料，因其獨特的率快離電三維開放隧道結(jié)構(gòu)和高度的可逆氧化還原對，成為了研究的充鋰池研熱點。
 　　Wadsley-Roth結(jié)構(gòu)鈮基氧化物因其獨特的究新進(jìn)展晶體剪切結(jié)構(gòu)，提供了鋰離子快速擴(kuò)散的有望用路徑，這對于提高鋰離子電池的到廣功率密度和循環(huán)穩(wěn)定性至關(guān)重要。其適中的高功鋰化電位和可逆的氧化還原反應(yīng)，使得這種材料在開發(fā)下一代高功率密度、率快離電長壽命和高安全性的充鋰池研鋰離子電池方面具有巨大潛力。
 　　然而，盡管Wadsley-Roth結(jié)構(gòu)鈮基氧化物具有諸多優(yōu)點，但其電化學(xué)動力學(xué)性能仍有待進(jìn)一步提升。因此，科研工作者們不斷探索新的策略，以優(yōu)化其晶體結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能。
 　　近日，陜西科技大學(xué)材料學(xué)院低維材料與光/電化學(xué)技術(shù)研究團(tuán)隊景盼盼副教授、美國佐治亞理工學(xué)院劉美林教授、華南理工大學(xué)趙伯特教授、臺師大王禎翰教授的聯(lián)合科研團(tuán)隊在高功率快充鋰離子電池領(lǐng)域取得新進(jìn)展，相關(guān)研究成果發(fā)表在Energy & Environmental Science上。該研究提出了利用多價態(tài)陽離子驅(qū)動剪切晶體結(jié)構(gòu)調(diào)控的新策略，以顯著提升Wadsley-Roth鈮基氧化物的大功率儲鋰性能。
 　　具體而言，研究團(tuán)隊通過低價態(tài)Ti4+抑制部分WO4四面體的形成，并利用高價態(tài)W6+促進(jìn)大尺度Block的形成，進(jìn)而對Block邊界的局域電子結(jié)構(gòu)進(jìn)行精細(xì)調(diào)控。這一策略不僅成功研制出了具有超高倍率和優(yōu)異循環(huán)穩(wěn)定性的新型剪切相三元金屬TiNbWO負(fù)極材料，還顯著提升了其在大電流密度下的儲鋰能力。實驗結(jié)果顯示，該材料在15 A/g的電流密度下比容量達(dá)到了103.7 mAh/g，并且在5 A/g的電流密度下循環(huán)4900次后，容量保持率仍高達(dá)80%。
 　　這一研究成果不僅為Wadsley-Roth材料體系的研究開辟了新的方向，也為高功率快充鋰離子電池的發(fā)展提供了有力的技術(shù)支撐。隨著電動汽車市場的不斷擴(kuò)大和軍事領(lǐng)域?qū)Ω咝阅軆δ茉O(shè)備的需求增加，具有優(yōu)異電化學(xué)性能的Wadsley-Roth結(jié)構(gòu)鈮基氧化物負(fù)極材料有望在未來得到廣泛應(yīng)用。
 　　此外，該研究還展示了多價態(tài)陽離子調(diào)控策略的廣泛適用性，為其他類型鋰離子電池材料的優(yōu)化提供了新思路。未來，科研工作者們將繼續(xù)探索更多創(chuàng)新的調(diào)控策略，以進(jìn)一步提升鋰離子電池的綜合性能，推動可再生能源和電動汽車技術(shù)的快速發(fā)展。
 　　相關(guān)研究成果Tailoring the Wadsley-Roth Crystallographic Shear Structures for High-Power Lithium-ion Batteries于近日發(fā)表在國際期刊Energy & Environmental Science上。
 

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