鈮鎢氧化物有助研製更安全快充電池

科技日報北京7月30日電 （記者劉霞）據英國劍橋大學官網近日消息，該校研究人員在最新一期《自然》雜誌上撰文指出，鈮鎢氧化物擁有更高的鋰通過速度，可用於研製更快速充電的電池，而且，該氧化物的物理結構和化學行為有助他們深入了解如何構建安全、超快速充電電池。

在尋找新電極材料時，研究人員通常嘗試使材料顆粒變得更小，但製造含有納米粒子的實用電池很困難：電解液會產生更多不必要的化學反應，因此電池的使用壽命不長，而且製造成本也很高。最新研究中使用的鈮鎢氧化物具有堅硬而開放的結構，其不捕獲插入的鋰，並且粒子的大小比許多其他電極材料更大。

研究第一作者、劍橋大學化學系博士後研究員肯特·格里菲斯解釋說：「許多電池材料都基於相同的兩個或三個晶體結構，但這些鈮鎢氧化物根本不同。氧化物通過氧氣『支柱』保持打開，使鋰離子能以三維方式穿過它們，這意味著更多鋰離子可以穿過，且速度更快。測量結果也顯示，鋰離子通過氧化物的速度，以比在典型電極材料高几個數量級。」

除了高鋰遷移率外，鈮鎢氧化物也易於製造。格里菲斯說：「許多納米粒子結構需要多個步驟來合成，但這些氧化物很容易製造，不需要額外的化學品或溶劑。」

目前鋰離子電池中的大多數負極都由石墨製成，石墨具有高能量密度，但當以高倍率充電時，往往會形成被稱為「枝晶」的細長鋰金屬纖維，這會造成短路並導致電池著火，甚至發生爆炸。

格里菲斯說：「在高倍率應用中，安全性比其他任何操作環境都要重要。對於需要更安全的石墨替代品的快速充電應用而言，這些材料以及其他類似材料，絕對值得關注。」

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