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 [Springer Nature]
卷期号:559 (7715): 556-563 被引量:614
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
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

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
1秒前
2秒前
在水一方应助li采纳,获得10
3秒前
阳仔发布了新的文献求助10
3秒前
rika0429完成签到,获得积分10
3秒前
安静的安萱完成签到,获得积分10
4秒前
lalala完成签到,获得积分10
5秒前
齐桓公完成签到,获得积分10
6秒前
zly完成签到,获得积分10
6秒前
伊蕾娜完成签到 ,获得积分10
6秒前
6秒前
可耐的青雪完成签到 ,获得积分10
7秒前
52Hz的鲸完成签到,获得积分10
10秒前
超棒的发布了新的文献求助10
11秒前
Augenstern完成签到,获得积分10
11秒前
hyperthermal1发布了新的文献求助30
12秒前
东北三省完成签到,获得积分10
13秒前
Ava应助阳仔采纳,获得10
14秒前
聪明的行云完成签到 ,获得积分10
14秒前
情怀应助石头采纳,获得10
14秒前
Kda完成签到,获得积分10
15秒前
15秒前
酷波er应助热心小松鼠采纳,获得10
15秒前
乐乐应助热心小松鼠采纳,获得10
15秒前
小马甲应助热心小松鼠采纳,获得10
15秒前
赘婿应助热心小松鼠采纳,获得10
15秒前
搜集达人应助热心小松鼠采纳,获得10
16秒前
大模型应助热心小松鼠采纳,获得10
16秒前
16秒前
16秒前
蟹xie完成签到 ,获得积分10
17秒前
17秒前
陈小强x发布了新的文献求助10
18秒前
18秒前
210扛把子发布了新的文献求助10
22秒前
幻想未止完成签到 ,获得积分10
24秒前
26秒前
28秒前
210扛把子完成签到,获得积分10
31秒前
李超完成签到,获得积分10
31秒前
高分求助中
请在求助之前详细阅读求助说明!!!! 20000
The Three Stars Each: The Astrolabes and Related Texts 900
Yuwu Song, Biographical Dictionary of the People's Republic of China 700
Bernd Ziesemer - Maos deutscher Topagent: Wie China die Bundesrepublik eroberte 500
A radiographic standard of reference for the growing knee 400
Glossary of Geology 400
Additive Manufacturing Design and Applications 320
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 有机化学 工程类 生物化学 纳米技术 物理 内科学 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 电极 光电子学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 2473891
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2138919
关于积分的说明 5451163
捐赠科研通 1862910
什么是DOI,文献DOI怎么找? 926240
版权声明 562817
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 495483