武汉理工超级快充负极，100C循环20000圈，容量保持81%！

如今，储能装置的快速充电能力对于电动汽车和电网的应用至关重要。电池的快速充电性能是由电极材料实现的。这些材料是通过尺寸纳米化、多孔结构、碳涂层和导电分层结构等各种方法实现的。典型电极材料的锂离子扩散率有限。活性电极材料的纳米化是提高有效锂离子扩散传输率的常见策略，但它也降低了电池的体积能量/功率密度和稳定性。

开发具有内在高倍率性能的电极材料能够避免上述问题，它结合了以下优点：1）适合快速锂离子插层的主体结构，2）较低的带隙以提高导电性，3）更高的工作电压以避免锂枝晶的形成。基于钛的氧化物，如Li₄Ti₅O₁₂和锐钛矿TiO₂，是非常有名的电极材料，而它们的工作电压分别为1.55和1.8V，防止锂电镀。然而，为了获得高倍率性能，这些钛基氧化物仍然需要纳米尺寸。此外，Li₄Ti₅O₁₂和锐钛矿TiO₂的带隙分别为3.14和3.2 eV，这仍然限制了这些电极材料的内在导电性。

武汉理工大学Congli Sun和荷兰特温特大学Mark Huijben等人在Adv. Energy Mater.上发表最新工作，Nickel Niobate Anodes for High Rate Lithium-Ion Batteries。首次证明铌酸镍NiNb₂O₆是一种新的本征高倍率锂离子电池负极材料，无需实现纳米结构。

NiNb₂O₆具有合适的宿主晶体结构（图1）和大赝电容，它表现出固有的高倍率性能。NiNb₂O₆结构包含一种用于锂离子插层的单类型通道，这导致在充电放电循环期间单电压平台为1.6-1.7 V，便于实用的高倍率锂离子电池。所有三个过渡金属离子的氧化使结构能够在0.5 C时完全锂化到Li₃NiNb₂O₆，容量约为244 mAh g^-1。在1、5、10和100 C时更快放电导致220、165、140和50 mAh g^-1的高容量。NiNb₂O₆在100 C的倍率下，20000个循环后仍能实现81%的容量，这证明了可逆锂化过程的稳定性，这与（去）锂化过程中，NiNb₂O₆体积变化小密切相关。

锂离子在NiNb₂O₆中具有高扩散系数，300 K下，为10^-12 cm² s^-1，作者用各种实验技术研究了NiNb₂O₆的结构稳定性和电化学行为，并通过密度泛函理论（DFT）计算证实了这一点。最后，通过与LiFePO₄和NCM811组成全电池系统，展示了NiNb₂O₆负极在实用电池设备中的良好储能性能。

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