Lithiumtitaanoxide (Li ₄ Ti ₅ O ₁₂ , LTO), een "zero-strain" anodemateriaal voor Li-ionbatterijen (LIB's), vertoont uitstekende fietsprestaties. Echter, het vertoont een slechte geleidbaarheid, wat het grootste nadeel is en de toepassingen ervan beperkt. In een recent artikel gepubliceerd in Nationale wetenschappelijke recensie , er is gemeld dat statische compressie de geleidbaarheid van LTO sterk kan verbeteren door drukgeïnduceerde amorfisatie en het bevorderen van ionmigratiedefecten voor Li+. De resultaten suggereren dat amorf LTO een beter anodemateriaal is voor LIB's.

Oplaadbare Li-ionbatterijen zijn cruciale onderdelen voor huiselektronica en draagbare apparaten zoals mobiele telefoons en laptops. Je kunt je voorstellen hoe het leven dat we vandaag hebben eruit zou zien zonder mobiele telefoons en internet. Li-ionbatterijen (LIB's) worden ook steeds populairder voor elektrische voertuigen, wat kan helpen om de uitstoot van CO . sterk te verminderen ₂ en het ernstige broeikaseffect op de aarde verminderen. Al deze eisen vragen om superieure Li-ion batterijmaterialen met betere prestaties, zoals een hogere capaciteit, langere levensduur, lagere kost, enzovoort.

Lithiumtitaanoxide (Li ₄ Ti ₅ O ₁₂ , LTO) spinel ervaart een verwaarloosbare volumeverandering tijdens het inbrengen en extraheren van lithium en wordt beschouwd als een "zero-strain" anodemateriaal voor LIB's. Door zijn grote structurele stabiliteit, LTO vertoont uitstekende fietsprestaties, waardoor het een veelbelovende anode is voor LIB's in elektrische voertuigen en grootschalige energieopslaggebieden. Echter, LTO vertoont slechte elektronische en ionische geleidbaarheid, de toepassingen ervan beperken. Daarom, het verbeteren van de geleidbaarheid wordt cruciaal.

In een recent onderzoeksartikel gepubliceerd in het in Peking gevestigde Nationale wetenschappelijke recensie , wetenschappers van het Center for High Pressure Science and Technology Advanced Research, Instituut voor Geochemie, en Instituut voor Natuurkunde van de Chinese Academie van Wetenschappen, en de George Mason-universiteit, Carnegie-instituut van Washington, en Argonne National Laboratory of USA presenteren hun resultaten over de studies van fasestabiliteit en geleidbaarheid van LTO onder hoge druk. Er werd vastgesteld dat de LTO-spinelstructuur begint te vervormen vanwege het significante verschil in samendrukbaarheid van de bouwstenen, LiO ₆ en TiO ₆ octaëders in LTO bij lage drukken. De sterke sterk vervormde structuur verandert uiteindelijk in amorf als een druk van meer dan ongeveer 270 duizend keer de normale atmosferische druk. Opmerkelijk, de amorfe LTO kan worden gedecomprimeerd tot omgevingsdruk en vertoont een veel betere geleidbaarheid dan kristallijne LTO. "Deze bevindingen kunnen een nieuwe strategie bieden voor het verbeteren van de geleidbaarheid van de LTO-anode in Li-ionbatterijen met behulp van een hogedruktechniek." zei dr. Lin Wang, de corresponderende auteur van het artikel.

Om de significante verbetering van de geleidbaarheid in de amorfe fase te begrijpen, de ionische transporteigenschappen van kristallijn en amorf LTO werden onderzocht door eerste-principes moleculaire dynamica-simulaties. Theoretische berekeningen onthulden dat de amorfe fase die wordt geïnduceerd door hoge druk Li+-diffusie sterk kan bevorderen en de ionische geleidbaarheid ervan kan verhogen door ionmigratiedefecten te verschaffen. "Al deze bevindingen vergroten het begrip van de relatie tussen structuur en geleidende eigenschappen van LTO", voegde Dr. Wang eraan toe.