隨著電動(dòng)汽車、可擕式電子設(shè)備等領(lǐng)域的快速發(fā)展，對(duì)鋰離子電池的能量密度、充電速度及迴圈穩(wěn)定性的要求日益提升。作為鋰離子電池的核心元件之一，負(fù)極材料的研究成為了關(guān)鍵所在。鎢鈮氧化物，特別是具有鎢青銅結(jié)構(gòu)的材料（Nb18W16O93），因其獨(dú)特的三維通道結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的高倍率性能，被視為快充鋰離子電池負(fù)極材料的理想候選。
鎢元素圖片
然而，傳統(tǒng)固相法合成鎢鈮氧化物所需的高溫條件（＞1000℃）不僅增加了生產(chǎn)成本，還對(duì)環(huán)境造成了不利影響，嚴(yán)重阻礙了其商業(yè)化進(jìn)程。因此，探索低溫合成路徑，成為解決這一難題的關(guān)鍵。
北京科技大學(xué)研究者的研究為鎢鈮氧化物負(fù)極材料的低溫合成開(kāi)闢了新途徑。他們成功在775 ℃的相對(duì)較低溫度下，通過(guò)固相反應(yīng)法製備了四方鎢青銅NaWNbO6。這一成果不僅顯著降低了合成溫度，還保留了材料的高倍率性能，為鎢鈮氧化物負(fù)極材料的商業(yè)化應(yīng)用提供了可能。
研究表明，NaWNbO6的獨(dú)特之處在於其由三元環(huán)、四元環(huán)和五元環(huán)構(gòu)成的複雜通道結(jié)構(gòu)。值得一提的是，鈉離子在四元環(huán)通道中的部分佔(zhàn)據(jù)（50%）和五元環(huán)中的完全佔(zhàn)據(jù)，為鋰離子的快速傳輸提供了豐富的路徑。二維固體23Na核磁共振譜交換譜進(jìn)一步證明了離子在不同通道間的快速交換能力，從而確保了材料在高倍率充放電條件下的穩(wěn)定性。
鋰電池圖片
電化學(xué)性能測(cè)試結(jié)果顯示，NaWNbO6作為鋰電池負(fù)極材料，在0.2C的電流密度下展現(xiàn)出高達(dá)275Ah/l的體積比容量，遠(yuǎn)超同條件下的碳基和過(guò)渡金屬負(fù)極材料。更令人振奮的是，該材料在20 C的高倍率下依然表現(xiàn)出色，展現(xiàn)了其作為快充負(fù)極材料的巨大潛力。
低溫合成技術(shù)的突破，為鎢鈮氧化物負(fù)極材料的商業(yè)化應(yīng)用掃清了障礙。然而，要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)與應(yīng)用，仍需解決以下幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題：一是進(jìn)一步優(yōu)化合成工藝，提高材料的純度和一致性；二是深入研究材料的長(zhǎng)期迴圈穩(wěn)定性，確保其在複雜工況下的耐用性；三是降低生產(chǎn)成本，提升市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。此外，開(kāi)發(fā)與之匹配的電解液和正極材料，構(gòu)建完整的電池體系，也是實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵步驟。
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