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在2022年5月2日发表在期刊《自然材料》上的一篇文章中，来自博伊西州立大学和加州大学圣地亚哥分校（UCSD）的科学家展示了一种新颖独特的电极材料。它通过不寻常的形成促进锂电池更快的充电。 ——在充电过程中利用原子的最佳配置，使锂离子的传输更加顺畅。

五氧化二铌原子的重排（来自：Argonne）

研究人员看到了当前锂电池设计中致命的弱电流，并决定对其进行改进。据悉，随着充放电循环的进行，锂离子会在两个极之间移动，但只能以一定的速度移动。

研究图1 - 制备的NCNO 的表征

在较快的充电速率下，锂金属会积聚在石墨阳极——的表面，不仅损害电池的性能，还可能导致短路、过热，甚至火灾。

研究图2 - 电化学循环中的电压曲线和微分容量

为了消除这个被称为“镀锂”的障碍，团队想到了使用五氧化二铌来提高电池的充电速度。

研究图3 - 电化学循环不同阶段的SAED 和高分辨率TEM 图像

据报道，五氧化二铌中的原子可以很容易地排列成许多稳定的构型。碰巧的是，科学家们偶然发现了一种相当方便的方法。

研究图4 - RS-五氧化二铌中Nb 氧化态的表征

作为纽扣电池的阳极，五氧化二铌从一开始就具有凌乱、无序的原子排列。但在经历多次充电和放电后，这些原子会自行排列成有序的晶体结构。

研究图5 - 样品的电化学特性和计算的迁移势垒

这种前所未有的纳米结构被科学家称为“立方岩盐框架”，在电池充电时可以更轻松地将锂离子传输到阳极。

研究图6 - 样品的电导率表征

实验表明，新解决方案在高速充电时具有“出色”的循环稳定性。在200 mAg1 下循环400 次后，电池的容量仍为225 mAg1。 ——昆仑效率高达99.93%。

（来自：自然材料）

展望未来，科学家们希望利用这种方法开发其他创新电池材料，甚至是用于半导体等其他领域的独立材料。