隨著電動汽車、可擕式電子設備等領域的快速發展，對鋰離子電池的能量密度、充電速度及迴圈穩定性的要求日益提升。作為鋰離子電池的核心元件之一，負極材料的研究成為了關鍵所在。鎢鈮氧化物，特別是具有鎢青銅結構的材料（Nb18W16O93），因其獨特的三維通道結構和優異的高倍率性能，被視為快充鋰離子電池負極材料的理想候選。
鎢元素圖片
然而，傳統固相法合成鎢鈮氧化物所需的高溫條件（＞1000℃）不僅增加了生產成本，還對環境造成了不利影響，嚴重阻礙了其商業化進程。因此，探索低溫合成路徑，成為解決這一難題的關鍵。
北京科技大學研究者的研究為鎢鈮氧化物負極材料的低溫合成開闢了新途徑。他們成功在775 ℃的相對較低溫度下，通過固相反應法製備了四方鎢青銅NaWNbO6。這一成果不僅顯著降低了合成溫度，還保留了材料的高倍率性能，為鎢鈮氧化物負極材料的商業化應用提供了可能。
研究表明，NaWNbO6的獨特之處在於其由三元環、四元環和五元環構成的複雜通道結構。值得一提的是，鈉離子在四元環通道中的部分佔據（50%）和五元環中的完全佔據，為鋰離子的快速傳輸提供了豐富的路徑。二維固體23Na核磁共振譜交換譜進一步證明了離子在不同通道間的快速交換能力，從而確保了材料在高倍率充放電條件下的穩定性。
鋰電池圖片
電化學性能測試結果顯示，NaWNbO6作為鋰電池負極材料，在0.2C的電流密度下展現出高達275Ah/l的體積比容量，遠超同條件下的碳基和過渡金屬負極材料。更令人振奮的是，該材料在20 C的高倍率下依然表現出色，展現了其作為快充負極材料的巨大潛力。
低溫合成技術的突破，為鎢鈮氧化物負極材料的商業化應用掃清了障礙。然而，要實現大規模生產與應用，仍需解決以下幾個關鍵問題：一是進一步優化合成工藝，提高材料的純度和一致性；二是深入研究材料的長期迴圈穩定性，確保其在複雜工況下的耐用性；三是降低生產成本，提升市場競爭力。此外，開發與之匹配的電解液和正極材料，構建完整的電池體系，也是實現商業化應用的關鍵步驟。
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