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

材料科学 离子键合 扩散 储能 电池(电) 锂(药物) 离子 化学物理 纳米技术 化学工程 氧化铌 化学 热力学 冶金 功率(物理) 有机化学 内分泌学 工程类 物理 医学
作者
Kent J. Griffith,Kamila M. Wiaderek,Giannantonio Cibin,Lauren E. Marbella,Clare P. Grey
出处
期刊:Nature [Nature Portfolio]
卷期号:559 (7715): 556-563 被引量:839
标识
DOI:10.1038/s41586-018-0347-0
摘要

The maximum power output and minimum charging time of a lithium-ion battery depend on both ionic and electronic transport. Ionic diffusion within the electrochemically active particles generally represents a fundamental limitation to the rate at which a battery can be charged and discharged. To compensate for the relatively slow solid-state ionic diffusion and to enable high power and rapid charging, the active particles are frequently reduced to nanometre dimensions, to the detriment of volumetric packing density, cost, stability and sustainability. As an alternative to nanoscaling, here we show that two complex niobium tungsten oxides-Nb16W5O55 and Nb18W16O93, which adopt crystallographic shear and bronze-like structures, respectively-can intercalate large quantities of lithium at high rates, even when the sizes of the niobium tungsten oxide particles are of the order of micrometres. Measurements of lithium-ion diffusion coefficients in both structures reveal room-temperature values that are several orders of magnitude higher than those in typical electrode materials such as Li4Ti5O12 and LiMn2O4. Multielectron redox, buffered volume expansion, topologically frustrated niobium/tungsten polyhedral arrangements and rapid solid-state lithium transport lead to extremely high volumetric capacities and rate performance. Unconventional materials and mechanisms that enable lithiation of micrometre-sized particles in minutes have implications for high-power applications, fast-charging devices, all-solid-state energy storage systems, electrode design and material discovery.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
白舟完成签到 ,获得积分10
刚刚
初景应助yuci采纳,获得20
刚刚
陈宇豪完成签到,获得积分10
刚刚
刚刚
禾婉婉完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
zzpj完成签到,获得积分10
1秒前
kuku发布了新的文献求助50
1秒前
震动的听安完成签到,获得积分10
1秒前
2秒前
CY完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
小金鱼完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
霹雳熊完成签到,获得积分10
3秒前
yfn完成签到,获得积分10
3秒前
SciGPT应助犯困的泡泡糖采纳,获得10
4秒前
zb2009gy完成签到,获得积分10
4秒前
李成哲完成签到,获得积分10
4秒前
所爱皆在完成签到 ,获得积分10
4秒前
碧蓝的安露完成签到 ,获得积分10
4秒前
4秒前
风feng发布了新的文献求助10
4秒前
余喆完成签到,获得积分10
4秒前
小泽完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
DTS发布了新的文献求助10
5秒前
666eeerrr发布了新的文献求助10
5秒前
wanci应助菠萝采纳,获得10
5秒前
语雪完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
jjkktt完成签到,获得积分10
6秒前
孙七喜完成签到,获得积分10
6秒前
celk2010完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
qaz123发布了新的文献求助10
7秒前
沉默星星完成签到 ,获得积分10
7秒前
jj完成签到,获得积分10
7秒前
尊敬成败完成签到,获得积分10
7秒前
冷木子发布了新的文献求助10
8秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 800
Navigating Normative Orders. Interdisciplinary Perspectives 800
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
CLSI VET01S-2024 Performance Standards for Antimicrobial Disk and Dilution Susceptibility Tests for Bacteria Isolated From Animals (7th Ed) 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 化学工程 工程类 有机化学 物理 复合材料 生物化学 内科学 细胞生物学 基因 遗传学 免疫学 冶金 光电子学 癌症研究
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7759944
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9305225
关于积分的说明 20286180
捐赠科研通 7344075
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3312690
关于科研通互助平台的介绍 2463217
邀请新用户注册赠送积分活动 2326679