Advanced Functional Materials:多尺度设计的钛铌氧负极用于快充锂离子电池

锂离子电池的快充性能对下一代储能系统至关重要。对于传统的石墨负极,低的工作电位(< 0.2 V)导致锂金属的沉积引起的安全隐患,限制了其在快充锂离子电池体系中的应用。钛酸锂具有高的工作电压(1.55 V),规避了石墨负极低电位下析锂的安全问题,然而,其高工作电压和低比容量(175 mAh/g),严重降低了锂离子电池整体的能量密度。基于此,具有高工作电位(>1 V)和高比容量(388 mAh/g)的新型负极铌钛氧收到广泛关注。然而,由于铌钛氧负极本征的离子和电子传导较差,以及在高载量时整个电极的传质问题,使得铌钛氧的快充性能受到极大的限制。

近日,中国科学技术大学姚宏斌教授课题组通过对铌钛氧负极从原子尺度引入氧空位,到电极尺度构建高速电子离子传输网络的跨尺度设计,同时提升铌钛氧负极本征以及电极整体的离子和电子传导,并组装了性能优异的高面容量钴酸锂/钛铌氧全电池。相关结果发表在Advanced Functional Materials(DOI: 10.1002/adfm.202007419)上。