電動車增速放緩？劍橋大學給了一種新的治療方法

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相較於續航里程，人們更擔心的是電動車的充電時間，雖然近年來推出的電動車大多支援30-40分鐘快充（80%容量），但仍無法滿足人們的期待。 目前電動車所採用的動力鋰離子電池實質上是鋰離子電池，而鋰離子電池的充電速度極限在負極聚集處。 在充電過程中，Li+從正極中脫出，溶劑溶解在電解液中，然後擴散到負極表面，溶劑化後嵌入石墨負極的晶體結構中。

在整個反應過程中，溶劑化和Li+在石墨顆粒內的擴散是反應速度的限制環節。 當充電速度過快時，會增加極化，金屬Li會在石墨負極表面析出。 常規的增強負極材料的方法是透過奈米化，提高活性物質與電解液的接觸面積，減少活性物質中Li+之間的擴散距離，但是這也同樣帶來一系列的問題，例如奈米成型帶來的緻密性降低，以及比表面積過大帶來的副作用。

英國劍橋大學的Kentj.griffith(第一作者)和Clarep.grey突破傳統思維的限制，從晶體結構入手，發現如果採用Ni和W金屬氧化物搭建合適的三維晶體結構，則可以在微米級尺寸上實現高倍率特性，並同時兼具高壓固體的密度和高倍率特性。

試驗中，Kentj.griffith利用NB與W的氧化物合成了NB16W555(如圖)。 AC)和Nb18W16O93(如圖DF所示)，其中Nb16W5O​​55為單鏈晶系，晶體由共同的角構成。

，每4x5八面體形成一個結構單元，如圖所示。 A. NB18W16O93材料為正交鹼性材料，其結構如圖D所示。

兩種材料如下圖所示，在2.5-1.0V之間有三個反應過程，電壓平台約為1。

55V，電壓平台在1.55V左右，和Li4TI5O12材料（1.55 V）比較接近，但NB16W5O​​55材料的可逆容量遠高於LTO材料，在C/5配比下達到了225mAh/g，同時NB16W5O​​。

（12min放映）仍可達到171mAh/g，即便在20c高倍率下（3min）仍可達148mAh/g。 NB16W5O​​55材料不僅在倍率性能上表現出色，而且在循環性能上也有著強勁的實力。 經過10C倍率循環250次後，可逆容量仍達95%，再以20C倍率循環750次後，電池可逆容量維持率仍高達95%。

不過小編在這裡要說的是作者在這裡給大家一個小提示，就是在對倍率性能進行檢測的時候，在充電過程中加入了恆壓充電過程，而作者在循環檢測的時候會把恆壓充電過程去掉。 大家都明白恆壓充電關係到新電池的充電能力，特別是在高充電率下，非常重要，所以作者才能這麼優秀，在循環中去掉充電環節，相當於降低了電池的SOC狀態，有助於提高循環性能。 看來外國人要小心了！ NB18W16O93材料的電化學探針也很好，它的電壓平台為1。

67V，在/5和1C倍率下，由於Nb18W16O93摩爾質量較大，克重要比NB16W5O​​55材料低20mAh/g，但在更高倍率下，NB18W16O93材料性能優異，20C下可逆容量達到150mAh/106060m/70250000m/700002/70002/70002/7050002/70002/70002/700002/70002/700002/7000002/700022/70002/7000200022/7000022/700002/700002/700002/7000002m/NB W5O55材料。 兩種材料較高的Li+擴散係數決定了它們無法獲得優異的放大性能。 從下表可以看出，兩種材料的擴散係數約為10-12-10-13m2/s，甚至比快速充電靜態鈦酸鹽（10-16-10-15）還要高，完全有足夠的時間在10um直徑的顆粒內完成擴散，由此可見，即使兩種材料在微米尺寸下仍然可以實現超高的充電速度。

雖然和傳統石墨材料相比，NB16W55、NB18W16O93兩種材料在克重體積和電壓平台上並沒有什麼優勢，但是如果考慮壓實密度的話，我們會發現兩種材料更高的壓實密度因此在單位體積上有著非常大的優勢（如下圖所示），在1C倍率下，NB16W5O​​250950而NB18W16O93材料在1C倍率下可以達到500ah/L，在20C倍率下仍高達400ah/L，而石墨材料的單位體積容量只有100ah/L左右，在20C倍率下幾乎沒有容量。 由此可見NB16W5O​​55和NB18W16O93兩種材料在重量能量密度上無法匹敵傳統石墨材料，但在體積能量密度上卻有很大優勢，尤其在高倍率下，優勢幾乎是壓倒性的。 肯特。

Griffith開發的NB16W5O​​55和NB18W16O93兩種材料具有非常高的Li+擴散係數，從而可以在微米尺寸上實現出色的放大性能，儘管與電壓平台相比，這兩種材料在重量上不如傳統的。 石墨材料，但高壓真密度的特點使得兩種材料在體積能量密度上表現出了石墨材料的壓倒性優勢，該材料在未來有著廣闊的前景。 前提是成本下降。

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