通过优化网络拓扑 日本研究人员打造更安全、性能更高的电池

车讯雷达讯 锂离子电池（LIB）广泛应用于汽车、智能手机，甚至电力存储。但是，这种电池的主要问题在于起火风险。这是因为商用LIB具有工作电位低的碳负极（carbon-negative electrode），而碳在锂金属沉积电位附近运行，所以存在内部短路的风险，尤其是在电池快速充电时。

（图片来源：东京理科大学）

近年来，研究人员深入探讨LIB负极替代材料，其中包括过渡金属氧化物。氧化物基材料的工作电位略高于锂，从而降低短路风险。此外，它们还具有出色的热稳定性，进一步降低了起火风险。值得一提的是，氧化物基负极在完全放电状态下表现为绝缘体，可以在发生事故时为电池提供绝缘。

尽管具有这些优势，但现有氧化物基电极（如Li4Ti5O12）的容量明显小于碳电极，这促使人们研究钙钛矿相关材料。在这些材料中，Wadsley-Roth相氧化物受到了广泛关注，如TiNb2O7（TNO）。然而，TNO的原子结构尚不明了，而这对于了解和优化其负极性能十分重要。