相比目前市场化的锂动力电池,含有氧空位缺陷态氧化钨纳米材料的锂电池具有更高的倍率性能,应用在新能源汽车上,能够显著升高车子的续航能力。
氧化钨,化学式为WO3-x,是一种氧缺陷结构半导体材料。氧空位的存在,使其自由载流子密度达到1021cm以上,引起表面自由载流子的集体震荡,从而诱导表面等离子共振现象。而如果能在储能电极材料中掺杂一定量的氧空位缺陷态氧化钨粉末,那将可以有效减小内阻,以及缩短带电粒子的运动距离,从而进一步提高汽车锂电池的倍率性能。
除了氧化钨有氧空位外,厦门大学彭栋梁教授等人也研究出了一种在富锂锰基分级多孔微米球的表面构筑氧空位(L@S),且研究成果已发表在Science China Materials上。
厦大研究者通过在富锂锰基分级多孔微米球的表面构筑氧空位(L@S)成功抑制了首次放电过程中不可逆Li2O的形成,有效促进了Li+离子的扩散动力学,从而提高了电极材料的结构稳定性。研究结果表明,L@S正极在0.1 C电流密度下循环的首次库仑效率高达92.3%,放电比容量为292.6 mA h g−1;在10 C大电流密度下循环100圈后可逆比容量为222 mA h g−1,容量保持率为95.7%。进一步增大电流密度至20 C时,循环100圈后L@S正极的放电比容量仍高达153 mA h g−1。此外,匹配Li4Ti5O12负极组装的全电池在3 C电流密度下循环400圈后的可逆比容量为141 mA h g−1,电压保持率高达97%。