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郭再萍院士團(tuán)隊(duì),重磅Angew!
來(lái)源: 時(shí)間:2024-02-01 10:03:01 瀏覽:2349次

第一作者:Zhibin WuGemeng Liang

通訊作者:郭再萍院士、Bernt Johannessen、陳立寶教授

通訊單位:阿德萊德大學(xué)、澳大利亞同步加速器中心、中南大學(xué)

DOI: https://doi.org/10.1002/anie.202317941.



研究背景



鈮(Nb)基氧化物因其高倍率、高容量和安全的工作電壓,成為鋰離子電池(LIBs)有前途的插入負(fù)極候選材料,但其固有的導(dǎo)電性差和有限的循環(huán)壽命(小于1000次循環(huán))阻礙了它們的實(shí)際應(yīng)用。雖然通過(guò)與碳質(zhì)材料結(jié)合來(lái)緩解,但總體積能量密度會(huì)降低。其中,在Nb基氧化物中加入鉬(Mo),通過(guò)溶劑熱反應(yīng)制備的MoNb12O33具有多孔的微球形態(tài)和穩(wěn)定的Wadsley-Roth晶體結(jié)構(gòu),具有優(yōu)異的電化學(xué)性能,引起了科研人員廣泛的研究興趣。基于此,澳大利亞阿德萊德大學(xué)郭再萍院士、澳大利亞同步加速器中心Bernt Johannessen和中南大學(xué)陳立寶教授等人報(bào)道了一種鈮-鉬氧化物剪切相(Nb, Mo)13O33,具有優(yōu)異的電化學(xué)鋰離子存儲(chǔ)性能。



文章要點(diǎn)



1、在本文中,作者制備了不同退火時(shí)間的鈮-鉬氧化物作為鋰離子電池(LIBs)的負(fù)極,其中最優(yōu)退火時(shí)間(18 h)的鈮-鉬氧化物(NMO-18h)具有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性(在1 A g-1下循環(huán)超過(guò)15000次)和良好的倍率性能。所制成的電池循環(huán)穩(wěn)定性高達(dá)15000次,驗(yàn)證了這種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的重要性,其是由結(jié)構(gòu)中的八面體畸變引起的。

2、利用同步加速器X射線粉末衍射(XRD)和X射線吸收光譜(XAS)實(shí)時(shí)探測(cè)NMO-18h電極在電池運(yùn)行過(guò)程中的結(jié)構(gòu)變化,證實(shí)了NMO-18h可作為一個(gè)穩(wěn)定的高性能電極,通過(guò)Mo摻雜劑調(diào)控的短程結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。作者發(fā)現(xiàn)該材料具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)和功能,通過(guò)減少八面體畸變實(shí)現(xiàn)單相電化學(xué)反應(yīng),從而獲得超長(zhǎng)循環(huán)壽命和出色的倍率能力。本工作為穩(wěn)定Wadsley-Roth氧化物的材料結(jié)構(gòu)以獲得極長(zhǎng)的電池壽命提供了新的見(jiàn)解。



圖文展示



圖1. NMO-18h粉末的結(jié)構(gòu)

2.具有NMO電極的LIBs的電化學(xué)性能

圖3. NMO-18h電極的時(shí)間分辨原位同步加速器XRD數(shù)據(jù)與電化學(xué)曲線疊加

4. NMO-18h電極LIB在初始放電期間的時(shí)間分辨原位Mo K-edge XAS數(shù)據(jù)

5. NMO-18h電極在初始放電過(guò)程中的時(shí)間分辨原位Nb K-edge XAS數(shù)據(jù)

6.電池循環(huán)過(guò)程中NMO-18h電極的結(jié)構(gòu)/功能關(guān)系示意圖

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文字是人類(lèi)用符號(hào)記錄表達(dá)信息以傳之久遠(yuǎn)的方式和工具。現(xiàn)代文字大多是記錄語(yǔ)言的工具。人類(lèi)往往先有口頭的語(yǔ)言后產(chǎn)生書(shū)面文字,很多小語(yǔ)種,有語(yǔ)言但沒(méi)有文字。文字的不同體現(xiàn)了國(guó)家和民族的書(shū)面表達(dá)的方式和思維不同。文字使人類(lèi)進(jìn)入有歷史記錄的文明社會(huì)。
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