日本豐橋技術(shù)科學(xué)大學(xué)在學(xué)術(shù)雜志《Journal of Power Sources》上發(fā)表論文稱，大幅提高了鋰離子二次電池中采用鈦鈮(Ti-Nb)氧化物的負(fù)極材料的特性。有可能實(shí)現(xiàn)兼顧高能量密度、大輸出功率和高安全性的鋰離子二次電池。
這種負(fù)極材料是Ti2Nb10O29(TNO)結(jié)構(gòu)的氧化物，由日本豐橋技術(shù)科學(xué)大學(xué)電氣與電子信息工學(xué)系教授櫻井庸司和副教授稻田亮史的研究室開(kāi)發(fā)。
TNO是相對(duì)于Li/Li+的平均電勢(shì)差為1.6V、輸出功率低時(shí)容量為250mAh/g的材料。相對(duì)于作為鋰離子二次電池的負(fù)極廣為使用的鈦酸鋰(LTO)的Li/Li+，平均電勢(shì)差為1.55V，理論容量為175mAh/g，因此安全性跟LTO一樣高，但容量能夠增加4成。不過(guò)，TNO幾乎為絕緣體，導(dǎo)電率低，存在輸出功率大時(shí)容量會(huì)大幅降低的問(wèn)題。
此次，由櫻井領(lǐng)導(dǎo)的研究小組不是在空氣中焙燒TNO，而是在真空中焙燒TNO形成負(fù)極的。這時(shí)，導(dǎo)電率提高1000倍左右，在室溫下也達(dá)到10-6～10-5S/cm。結(jié)果，輸出電流密度為7mA/cm2(20℃)時(shí)的容量由原來(lái)的100mAh/g以下大幅提高到了約180mAh/g。電流密度越大，容量改善率越高。
在空氣中焙燒過(guò)的TNO呈白色，而在真空中焙燒后，Ti4+與Ti3+離子處于混合狀態(tài)，呈深藍(lán)色。通過(guò)熱重量分析等，在真空中焙燒過(guò)的TNO中，部分Ti4+還原成了Ti3+，存在氧原子空缺。櫻井等人認(rèn)為正式這種氧原子空缺才帶來(lái)了高導(dǎo)電性。
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