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利用这种方法，研究小组将一种称为氧化铌的非晶态(非晶态)材料转化为一种新的晶态Nb2O5负极，这种负极具有出色的储锂能力和快速循环能力。这一过程可能在制造其他传统方法难以制造的锂离子电池材料中发挥作用。这项研究由加州大学圣迭戈分校纳米工程教授吴淑萍和博伊西州立大学材料科学与工程教授熊慧玲领导。
随着油价的上涨，人们对电动汽车的需求越来越大。然而，目前电动汽车用锂离子电池成本高，充电速度慢，迫切需要开发新的电池材料。“如果你想充电15分钟，并获得一辆射程为200或300英里的电动汽车，你需要使用一种新的电极，以非常快的速度充电，而不会造成太大的性能损失，”熊的团队的博士毕业生、该研究的主要作者皮特·巴恩斯说
目前，锂离子电池充电的最大瓶颈之一是负极。常用的石墨负极具有较高的能量密度，但充电速度较慢，因为锂金属涂层容易引起火灾和爆炸的风险。研究人员认为插层金属氧化物是一种很有前途的阴极替代物。例如，该团队发现的岩盐Nb2O5材料有望降低在低电压下镀锂的风险。
为了制造这种负电极材料，研究团队开发了一种创新技术，称为电化学诱导非晶到晶体转变。这种新型电极在20毫安/克的充电率下可以实现269毫安/克的高储锂容量。更重要的是，它可以在1毫安/克的高充电率下继续保持191毫安/克的高储锂容量 A/g.“这项工作最激动人心的部分是发现了一种新的方法来制造新的锂离子电池电极。诀窍是从高能相开始，比如非晶材料。只需将材料与锂循环，就可以创造出一种新的晶体排列，这比传统方法(比如固态反应)制造的材料要好，”熊说
这种负电极的优异速率性能是由于其无序岩盐(DRX)结构，有点像厨房食盐，但锂和铌原子以随机方式排列。相对而言，DRX阴极材料是常见的，而DRX阴极材料是罕见的。加州大学圣地亚哥分校ong materials虚拟实验室博士毕业生左云星(Yunxing Zou)利用计算技术演示了将Li插入非晶态Nb2O5以获得亚稳材料的过程。该团队还制定了一项措施，以确定可能以类似方式合成的其他金属氧化物。此外，计算结果表明，DRX结构包含快速的锂扩散路径，并且具有高放大性能。
研究人员说，这项任务只是开辟了一种思考材料组成的新方式。“原子喜欢以某种方式放置自己。用传统方法制造材料往往会一次又一次地产生相同的结果。这种新方法为制造其他非传统金属氧化物开辟了一条有希望的途径，”Ong表示
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