据剑桥大学官方网站最近报道,学校研究人员在最新一期《自然》杂志上指出,铌钨氧化物具有更高的锂速度,可用于开发更快的充电电池,氧化物的物理结构和化学行为帮助他们深入了解如何建立安全、超快的充电电池。
在寻找新的电极材料时,研究人员通常试图减少材料颗粒,但很难制造含有纳米颗粒的实用电池:电解质会产生更多不必要的化学反应,因此电池寿命不长,制造成本也很高。最新研究中使用的铌钨氧化物结构坚硬开放,不捕获插入式锂,颗粒尺寸大于许多其他电极材料。
剑桥大学化学系第一作者、博士后研究员肯特·格里菲斯解释说:“许多电池材料基于相同的两个或三个晶体结构,但这些铌和钨氧化物根本不同。氧化物通过氧气“支柱”保持打开,使锂离子能够以三维的方式通过,这意味着更多的锂离子能够通过,而且速度更快。测量结果还显示,锂离子通过氧化物的速度比典型的电极材料高几个数量级。”
除了高锂迁移率外,铌钨氧化物也很容易制造。格里菲斯说:“许多纳米粒子结构需要多个步骤来合成,但这些氧化物很容易制造,不需要额外的化学物质或溶剂。”
目前,锂离子电池中的大多数负极都是由石墨制成的。石墨具有高能量密度,但当高倍充电时,经常形成细长的锂金属纤维,称为“枝晶”,会导致短路、电池火灾甚至爆炸。
格里菲斯说:“安全比任何其他操作环境都更重要。对于需要更安全的石墨替代品的快速充电应用,这些材料和其他类似的材料绝对值得关注。”

