Phương pháp tinh thể học mở khóa vận chuyển ion nhanh cho pin lithium

Một nhóm nghiên cứu từ Viện Công nghệ Harbin, do các Giáo sư Yan Zhang và Shuaifeng Lou dẫn đầu, đã phát triển một phương pháp kỹ thuật tinh thể học nhằm nâng cao hiệu suất pin lithium-ion ở nhiệt độ dưới không độ. Tập trung vào titanium niobate (TiNb₂O₇, TNO), một vật liệu anot tiềm năng nổi tiếng về độ an toàn và ổn định cấu trúc nhưng bị hạn chế bởi độ dẫn điện kém và sự khuếch tán ion lithium chậm, nhóm nghiên cứu đã giới thiệu phương pháp pha tạp hai nguyên tố với antimon (Sb⁵⁺) và niobi (Nb⁵⁺). Việc pha tạp này, được thực hiện thông qua tổng hợp trạng thái rắn một bước duy nhất tương thích với quy trình công nghiệp, đã cải thiện căn bản khả năng vận chuyển ion và electron trong mạng tinh thể TNO, cho phép sạc nhanh và tuổi thọ pin lâu dài ngay cả ở nhiệt độ −30 °C. TNO được pha tạp thể hiện cơ chế biến đổi pha có thể đảo ngược trong quá trình chu kỳ và duy trì tính toàn vẹn cơ học sau 500 chu kỳ sạc-xả ở nhiệt độ thấp, được xác nhận bởi kỹ thuật nhiễu xạ tia X tại chỗ và chụp cắt lớp nano dựa trên synchrotron.