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AEM：寬溫域（-10至60 °C）、高倍率（50C）、長壽命（1000圈）新型負(fù)極

基于石墨負(fù)極的鋰離子電池已達(dá)到幾個(gè)關(guān)鍵極限，例如低倍率能力、極端條件下的快速容量衰減和安全問題。

澳大利亞昆士蘭大學(xué)X. S. Zhao、青島大學(xué)林春富等合理設(shè)計(jì)合成了一種新型鋰離子電池負(fù)極材料鎳鈮氧化物（Ni₂Nb₃₄O₈₇）。

圖1 材料表征

合理設(shè)計(jì)的Ni₂Nb₃₄O₈₇材料具有高電子電導(dǎo)率（5.0 × 10^–6 S cm^–1）、快速的鋰離子擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)（擴(kuò)散率：5.3 × 10^–13 cm² s^–1），并在-10至60 °C的溫度范圍內(nèi)表現(xiàn)出高倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性。在25 °C時(shí)，它在0.1C下可提供 339 mAh g^-1的可逆比容量，在20C下循環(huán)1000次后容量保持率為98.1%。

在-10 °C時(shí)，它在0.1C下顯示出207 mAh g^-1的可逆容量，當(dāng)倍率從0.5C增加到2C時(shí)，容量保持率為64.0%，并且在2C下循環(huán)1000次后容量沒有衰減。

圖2 Ni₂Nb₃₄O₈₇在25℃下的電化學(xué)性能

在60 °C時(shí)，它在0.1C 下表現(xiàn)出 224 mAh g^-1的可逆容量，當(dāng)倍率從0.5C增加到10C時(shí)，容量保持率為65.3%，并在10C下循環(huán)1000次后仍保持78.7%的容量。

原位X射線衍射測量結(jié)合Rietveld表明，具有剪切ReO3型層狀結(jié)構(gòu)的 Ni₂Nb₃₄O₈₇的層間距相對(duì)較大，有效促進(jìn)鋰離子的傳輸和存儲(chǔ)，鋰化時(shí)單元電池體積膨脹約6.71%。這種新型負(fù)極材料對(duì)于在寬溫度范圍內(nèi)工作的鋰離子電池具有廣闊的前景。

圖3 Ni₂Nb₃₄O₈₇在-10℃和60℃下的電化學(xué)性能

Rational Design and Synthesis of Nickel Niobium Oxide with High-Rate Capability and Cycling Stability in a Wide Temperature Range. Advanced Energy Materials 2021. DOI: 10.1002/aenm.202102550

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