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新聞網(wǎng)訊 基于石墨負極的鋰離子電池在極端條件（如高低溫環(huán)境）下不佳的快充特性和安全隱患阻礙了其在電動汽車領(lǐng)域中的進一步發(fā)展。因此，尋找一種適用于高低溫變化的新型負極材料則顯得非常重要。近日，我校能源與環(huán)境材料研究院通過合理設(shè)計報道了一種在寬溫度范圍內(nèi)（-10~60 °C）仍具有快充和長壽命特性的Ni₂Nb₃₄O₈₇負極材料，相關(guān)工作以“Rational Design and Synthesis of Nickel Niobium Oxide with High-Rate Capability and Cycling Stability in a Wide Temperature Range”為題發(fā)表在Advanced Energy Materials上（DOI: 10.1002/aenm.202102550）。

作者選取外層具有自由電子和大離子半徑的Ni²⁺（0.69?）與五氧化二鈮進行簡單的固相反應(yīng)，成功合成剪切ReO₃型層狀結(jié)構(gòu)氧化物Ni₂Nb₃₄O₈₇，作為鋰離子電池負極材料。得益于層間距的變大和電子電導(dǎo)率增加，Ni₂Nb₃₄O₈₇呈現(xiàn)出快速的鋰離子擴散動力學(xué)以及儲鋰過程中高比例電容貢獻和較小的晶胞體積膨脹率，使得Ni₂Nb₃₄O₈₇無論是在室溫下（25°C）還是在高低溫環(huán)境中（-10和60°C）都顯示出良好的快充特性和優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。該工作借助原位XRD結(jié)合Rietveld精修技術(shù)定量評價了剪切ReO₃型負極材料層間距變化對儲鋰過程晶胞體積變化的影響，揭示了Ni₂Nb₃₄O₈₇在寬溫度范圍內(nèi)（-10~60°C）具有良好儲鋰性能的原因，為設(shè)計制備具有高性能的鋰離子電池電極材料提供了重要理論依據(jù)。

該論文第一作者為材料科學(xué)與工程學(xué)院博士研究生呂長鵬，導(dǎo)師為趙修松教授，林春富教授為論文共同通訊作者。青島大學(xué)為論文第一完成單位和通訊作者單位。

文章鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202102550