Motståndet hos LTO förändras med ökande och minskande tryck, insatserna visar motsvarande strukturer vid olika tryckregioner. Det indikerar att LTO genomgår kristallina-distorsions-amorfa övergångar under högt tryck. Motståndet ökar vid lägre tryck under gitterförvrängningen, då börjar det minska kraftigt när amorfisering sker vid högre tryck. Den amorfa LTO kan dekomprimeras till omgivningstryck och har mycket bättre konduktivitet jämfört med den kristallina LTO. Upphovsman:© Science China Press
Litiumtitanoxid (Li 4 Ti 5 O 12 , LTO), ett "nollspännings" anodmaterial för Li-ion-batterier (LIB), uppvisar utmärkt cykelprestanda. Dock, det visar dålig konduktivitet, vilket är den största nackdelen och begränsar dess tillämpningar. I en ny tidning publicerad i National Science Review , det rapporteras att statisk komprimering mycket kan förbättra ledningsförmågan hos LTO genom tryckinducerad amorfisering och främja jonvandringsdefekter för Li+. Resultaten tyder på att amorft LTO är ett bättre anodmaterial för LIB:er.
Laddningsbara litiumjonbatterier är viktiga delar för hemelektronik och bärbara enheter som mobiltelefoner och bärbara datorer. Man kan föreställa sig hur det liv vi har idag skulle se ut utan mobiltelefoner och internet. Li-ion-batterier (LIB) växer också i popularitet för elfordon vilket kan bidra till att mycket minska utsläppen av CO 2 och minska den allvarliga växthuseffekten på jorden. Alla dessa krav kräver överlägsna litiumjonbatterimaterial med bättre prestanda, till exempel högre kapacitet, längre livstid, lägre kostnad, etc.
Litiumtitanoxid (Li 4 Ti 5 O 12 , LTO) spinel upplever försumbar volymförändring under litiuminsättning och extraktion och betraktas som ett "noll-stam" anodmaterial för LIB. På grund av dess stora strukturella stabilitet, LTO uppvisar utmärkt cykelprestanda, vilket gör det till en lovande anod för LIB i elfordon och storskaliga energilagringsområden. Dock, LTO visar dålig elektronisk och jonisk konduktivitet, begränsa dess tillämpningar. Därför, förbättring av dess konduktivitet blir avgörande.
I en ny forskningsartikel publicerad i Beijing-baserade National Science Review , forskare vid Center for High Pressure Science and Technology Advanced Research, Institutet för geokemi, och Institute of Physics of Chinese Academy of Sciences, och George Mason University, Carnegie Institution of Washington, och Argonne National Laboratory i USA presenterar sina resultat på studier av fasstabilitet och konduktivitet hos LTO under högt tryck. Det konstaterades att LTO -spinellstrukturen börjar förvrängas på grund av den betydande skillnaden i byggbarhetens kompressibilitet, LiO 6 och TiO 6 oktaedra i LTO vid lågt tryck. Den starka mycket förvrängda strukturen omvandlas till amorf så småningom som tryck över cirka 270 tusen gånger normalt atmosfärstryck. Anmärkningsvärt, den amorfa LTO kan dekomprimeras ner till omgivningstryck och visar mycket bättre konduktivitet än kristallint LTO. "Dessa fynd kan erbjuda en ny strategi för att förbättra ledningsförmågan hos LTO-anoden i litiumjonbatterier med hjälp av en högtrycksteknik." sa Dr. Lin Wang, motsvarande författare till artikeln.
För att förstå den betydande förbättringen av konduktiviteten i den amorfa fasen, de joniska transportegenskaperna för kristallint och amorft LTO undersöktes med molekylära dynamik-simuleringar av första principen. Teoretiska beräkningar avslöjade att den amorfa fasen som induceras av högt tryck mycket kan främja Li+ -diffusion och öka dess jonledningsförmåga genom att tillhandahålla jonmigrationsdefekter. "Alla dessa fynd ökar förståelsen för sambandet mellan struktur och ledande egenskaper hos LTO" tillade Dr. Wang.
