无形氧化物纳米板具有可变多面体配置,用于快充离子电池
Bei Wu1, Shuwen Niu1, Chao Wang2
1Center of Advanced Nanocatalysis (CAN), Department of Applied Chemistry, Hefei National Laboratory for Physical Sciences at the Microscale, University of Science and Technology of China, Hefei, Anhui, 23002, China.
Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
|June 29, 2023
概括
具有优化的局部结构的无形氧化物纳米片可以提高离子电池的性能. 这一突破提高了先进的储能解决方案的快速充电能力和循环寿命.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 纳米技术 纳米技术
背景情况:
- 过渡金属氧化物是离子电池 (LIB) 的有希望的阳极材料,因为它们具有很高的理论容量.
- 由缓慢的Li+迁移引起的缓慢反应动力学阻碍了快充应用.
研究的目的:
- 为了降低无形氧化物中的Li+扩散屏障.
- 为了提高LIB阳极的速率能力和循环寿命.
主要方法:
- 构建无形的氧化物纳米片,具有V-O局部多面体配置的特定比率 (八面体[O]到金字塔状[C4v]位点).
- 使用拉曼光谱学,X射线吸收光谱学 (XAS),现场拉曼和现场传输电子显微镜 (TEM) 的表征.
- 通过密度函数理论 (DFT) 计算进行验证.
主要成果:
- 优化的无形氧化物纳米片 (OH:C4v比率≈1:4) 显示出优越的速率能力 (356.7 mA hg-1 在10.0 A g-1) 和长期循环稳定性 (455.6 mA hg-1 在2.0 A g-1 在1200个循环).
- DFT的计算证实,1:4的比率改变了轨道杂交,增加了接近费米水平的电子密度,降低了Li+扩散屏障.
- 该材料显示了可逆V-O振动模式和最小体积膨胀 (≈0.3%).
结论:
- 无形氧化物纳米板中的特定局部结构 (Oh:C4v = 1:4) 对于增强Li+运输动力学至关重要.
- 这一策略有效地解决了LIBs过渡金属氧化物阳极缓慢动力学瓶的问题.
- 开发的材料为开发高性能,快速充电的离子电池提供了有前途的途径.
