Niobium Tungsten Oxide kan brukes til å gjøre raskere oppladbare batterier

- Jul 31, 2018-

Ifølge 26-dagers offisielle nettside ved University of Cambridge skrev universitetsforskerne i det siste utgaven av tidsskriftet Nature at de nylig har bestemt at niobiumoksid har en høyere hastighet litium, som kan brukes til å utvikle et batteri som kan lades opp raskere, og at oksidens fysiske struktur og kjemiske oppførsel vil hjelpe dem til å få en dyp forståelse av hvordan det er. Bygg et trygt, ultra raskt lading batteri.


Batteriet består av tre komponenter: positiv elektrode, negativ elektrode og elektrolytt. Når batteriet er ladet, strømmer litiumioner ut av den positive elektroden og gjennom krystallstrukturen og elektrolytten til den negative elektroden, der de lagres. Jo raskere prosessen finner sted, jo raskere batteriet vil lade.


Når man ser etter nye elektroder, prøver forskerne vanligvis å lage partikler mindre, men det er vanskelig å lage praktiske batterier som inneholder nanopartikler. Elektrolytten kan produsere mer unødvendige kjemiske reaksjoner, slik at batterilevetiden ikke er lang, og produksjonskostnadene er svært høye . Niobiumwolframoksydet som ble brukt i den siste forskningen, har en hard og åpen utladningsstruktur, som ikke fanger det innsatte litiumet, og størrelsen på partiklene er større enn for mange andre elektrodematerialer.


"Mange batterimaterialer er basert på de samme to eller tre krystallstrukturer, men disse niob- og wolframoksydene er fundamentalt forskjellige," forklarte Kent Griffith, den første forfatteren av studien og en postdoktoral forsker ved Universitetet i Cambridges institutt for kjemi. Oksider holdes åpne gjennom oksygen "søyle" slik at litiumioner kan passere gjennom dem på en tredimensjonal måte, noe som betyr at flere litiumioner kan passere gjennom dem og ha raskere hastighet. Måleresultatene viser også at litiumioner passerer gjennom oksyder med en hastighet på flere størrelsesordener høyere enn for typiske elektrodematerialer.


I tillegg til høy litiummobilitet er niobiumwolframoksider også enkle å lage. "Mange nanopartikkelstrukturer trenger flere trinn for å syntetisere, men disse oksyder blir lett laget, og det er ikke behov for ekstra kjemikalier eller løsningsmidler," sa Griffith.


De fleste av de negative elektrodene i litiumionbatterier er for tiden laget av grafitt, og grafitt har høy energi tetthet, men når de er ladet i høyt forhold, dannes ofte de tynne, lange litiummetallfibrene, kalt "dendrit", noe som medfører kortslutning og forårsaker at batteriet brenner og til og med eksploderer.


Griffith sa: "I høyratemplikasjoner er sikkerheten viktigere enn noe annet driftsmiljø. Disse og andre lignende materialer er helt bemerkelsesverdige for hurtigopplasting av applikasjoner som krever sikrere grafittstatninger.