AM：基于微尺寸铌钨氧化物的互连隧道结构，实现超高倍率、高安全Li存储

兔兔

2020-02-21

开发先进的高倍率电极材料一直是下一代锂离子电池（LIBs）的关键方面。传统的纳米结构策略可以提高材料的倍率性能，但不可避免地会在体积能量密度、成本和安全性等方面带来折衷。有鉴于此，香港城市大学Qi Liu与广东工业大学Cheng Chao Li基于一种简便且可扩展的溶液燃烧法，合成了一种耐用的高倍率负极材料——微尺寸Nb₁₄W₃O₄₄（NWO）。

本文要点：

1）像差校正扫描透射电子显微镜揭示了高度结晶的Nb₁₄W₃O₄₄中存在开放且互连的隧道，这确保了即使在微尺寸的颗粒中也能轻易地进行Li扩散。原位同步辐射高能XRD和XANES结合拉曼光谱与计算模拟清楚地表明，由于低势垒Li⁺嵌入，在NWO框架内发生了具有可逆阳离子氧化还原过程的单相固溶反应。

2）因此，微尺寸Nb₁₄W₃O₄₄表现出耐用和超高倍率性能，其在10 C倍率下循环4000次后的比容量仍有≈130 mAh g⁻¹。最重要的是，微尺寸Nb₁₄W₃O₄₄负极通过与高安全性的LiFePO₄正极组成的全电池，证明了其最高的实用性。该电池显示了超过1000个周期的长循环寿命和增强的热稳定性，这远优于目前的商业负极，如Li₄Ti₅O₁₂。

考虑到突出的热稳定性和安全性，这种NWO有望成为LIBs超高倍率和高安全性的负极材料。

Yang Yang et al. Achieving Ultrahigh-Rate and High-Safety Li+ Storage Based on Interconnected Tunnel Structure in Micro-Size Niobium Tungsten Oxides. Adv. Mater. 2020, 1905295.

DOI: 10.1002/adma.201905295

https://doi.org/10.1002/adma.201905295