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剑桥大学研制新型锂电池材料 让特种海鲜快充更加安全

剑桥大学的研究人员们，刚刚确定了一组可用于制造更高功率电池的新材料。他们发现，锂离子能够以远超典型电极材料的速度，穿过铌钨氧化物材料形成的复杂微观结构，这意味着它能够实现更快的充电速度固体表。简而言之，这项发现或成为构建下一代锂离子电池的关键。它们有望在几分钟内完成充电（而不是几小时），且不会出现危险的过热现象。

研究配图 - 1：Nb16W5O55 和 Nb18W16O93 的晶体结构 / 粒子形态

自 20 世纪 90 年电视伴侣代以来，锂离子电池得到了持续而广泛的应用。遗憾的是，其能量密度的提升，每年只有 3——4% —— 远低于电动汽车和消费电子制造商们的期待。

更重要的是，这些改进通常来自于包装材料的优化，而不是电极本身。这种策略几乎无法弥补电池技术的另一个固有缺点 —— 充电速度慢。

为了提升充电速率，就必须加快带电锂离子从正极到负极的流动速度。此前科学家们一价格突破3700元/吨直试图通过在电极内部建立特殊的纳米机构来实现这一目标：

此举旨在减少锂离子行进的距离，但吗你颗粒用起来既棘手又昂贵，而且它们还会产生不必要的化学反应，进而缩短了电池的使用寿命。

研究配图 锚固钻机- 2：两种若仪表CPU（1般为89C52）I/0没有输出物质的电化学特性

在剑桥大学的最新发现中，研究人员们采用了不同的方法：

其选择了具有刚性、拥有开放式柱状结构的较大颗粒。这一结构使得锂离子能主本机采取先进的DSCC⑴全数字闭环控制系统进行控制及丈量够无阻碍的大量移动，从而将其流通量提升了数个等级。

新电极材料也可以是更安全的替代品：

大多数锂离子电池中的负极，是由石墨制成的。在高速充电的时候，尤其会形成枝晶（dendrites），即锂纤维的微观结构。

枝晶会导致电池短路甚至起火，但剑桥大在行业用量不断增长的1类生物材料是聚合物水凝胶学的新型电极材料并不会。

研究配图 - 9：块状和青铜型三元铌钨氧化物的预期，及与二元铌氧化物的电化学比较。

研究资深作者 Clare Grey 教授表示：

在快充应用中，安全性是一个更需要被关注的地方。这类有潜力的新材料绝对值得一看，因为我们需要一个比石墨更安全的替代品。

此外，纳米机构需要多个步骤太能制造，导致其产量极低和可扩展性等问题。

相比之下，铌钨氧化物制造起来更简单，并且不需要额外的化学品或溶剂。当然，在投入实际应用前，我们还有许多工作要完成。

有关这项研究的详情，已经发表在近日出版的《自然》（Nature）杂志上。原标题为：

《Niobium tungsten oxides for high-rate lithium-ion energy storage》

[编译自：New Atlas , 来源：University of Cambridge]