我院能源与环境材料研究院在宽温域稳定快充储锂材料领域取得进展

基于石墨负极的锂离子电池在极端条件（如高低温环境）下不佳的快充特性和安全隐患阻碍了其在电动汽车领域中的进一步发展。因此，寻找一种适用于高低温变化的新型负极材料则显得非常重要。近日，我院能源与环境材料研究院通过合理设计报道了一种在宽温度范围内（-10~60 °C）仍具有快充和长寿命特性的Ni₂Nb₃₄O₈₇负极材料，相关工作以“Rational Design and Synthesis of Nickel Niobium Oxide with High-Rate Capability and Cycling Stability in a Wide Temperature Range”为题发表在Advanced Energy Materials上（DOI: 10.1002/aenm.202102550）。

作者选取外层具有自由电子和大离子半径的Ni²⁺（0.69 Å）与五氧化二铌进行简单的固相反应，成功合成剪切ReO₃型层状结构氧化物Ni₂Nb₃₄O₈₇，作为锂离子电池负极材料。得益于层间距的变大和电子电导率增加，Ni₂Nb₃₄O₈₇呈现出快速的锂离子扩散动力学以及储锂过程中高比例电容贡献和较小的晶胞体积膨胀率，使得Ni₂Nb₃₄O₈₇无论是在室温下（25 °C）还是在高低温环境中（-10和60 °C）都显示出良好的快充特性和优异的循环稳定性。该工作借助原位XRD结合Rietveld精修技术定量评价了剪切ReO₃型负极材料层间距变化对储锂过程晶胞体积变化的影响，揭示了Ni₂Nb₃₄O₈₇在宽温度范围内（-10~60 °C）具有良好储锂性能的原因，为设计制备具有高性能的锂离子电池电极材料提供了重要理论依据。

该论文第一作者为材料科学与工程学院博士研究生吕长鹏，导师为赵修松教授，林春富教授为论文共同通讯作者。青岛大学为论文第一完成单位和通讯作者单位。

文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202102550