新電極材料真的能加速電池充電嗎？

在當前工作中使用的鈮鎢氧化物具有剛性的開放結構。原子排列很復雜，但格里菲斯認為結構復雜性和混合金屬成分是材料具有神奇傳輸性能的原由。許多電池材料都基于相同的兩個或三個晶體結構，但這些鈮鎢氧化物根本不同，格里菲斯說。氧化物通過氧氣的支柱保持打開，這使得鋰離子能夠以三維方式穿過它們。氧氣柱或剪切平面使這些材料比其他電池化合物更加堅硬，因此，加上它們的開放結構意味著更多的鋰離子可以穿過它們，而且速度更快。

研究人員使用一種稱為脈沖場梯度（PFG）核磁共振（NMR）光譜的技術，該技術不易使用于電池電極材料，研究人員測量了鋰離子通過氧化物的運動，發現它們以幾個數量級的速率移動比典型的電極材料高。目前鋰電池中的大多數負極都是由石墨制成，具有高能量密度，但是當高速充電時，這會出現短路并導致電池起火并可能爆炸。格雷說：在高利率的使用中，安全性比其他任何操作環境都要緊要。關于要更安全的石墨替代品的快速充電使用而言，這些材料，以及其他類似材料，絕對值得關注。鈮鎢氧化物易于制造。許多納米粒子結構要多個步驟來合成，而你最終只要少量材料，因此可擴展性是一個真正的問題，格里菲斯說。但這些氧化物很容易制造，不要額外的化學品或溶劑。

盡管氧化物具有優異的鋰傳輸速率，但它們實在導致比一些電極材料更低的電池電壓。然而，工作電壓有利于安全，并且高鋰傳輸速率意味著當快速循環時，這些材料的實際（可用）能量密度依然很高。雖然氧化物可能只適用于某些使用，但Gray說緊要的是持續尋找新的化學品和新材料。倘若你不持續尋找新的化合物，菲爾茲就會停滯不前，她說。這些有趣的材料使我們能夠很好地知道我們要怎么樣設計更高速率的電極材料。

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