快速充电锂离子电池对于交通电气化和电网规模存储的实施具有重要的技术意义，并且需要对高速率插入反应有更多的基本了解，以克服当前的速率限制。特别是，离子插入期间的相变已被假设为减慢充电速度。具有改进的转变行为的纳米材料通常表现出更快的动力学，但这些变化的机制及其对快速充电的具体贡献仍然知之甚少。
在这项工作中，加州大学洛杉矶分校Sarah H. Tolbert将原位同步加速器X射线衍射与电化学动力学分析相结合，以说明纳米级晶体尺寸如何导致抑制一阶插入诱导的相变及其在隧道结构主体材料MoO2中的负面动力学效应。
文章要点
1）在由微米级颗粒制成的电极中，循环过程中较大的一级相变会降低容量、减慢电荷存储并缩短循环寿命。在中等尺寸的纳米多孔MoO2中，相变仍然是一级的，但显示出相当小的混溶间隙和更短的两相共存区域。最后，在小的MoO2纳米晶体中，锂化过程中的结构演变完全变成单相/固溶体。
2）对于所有纳米结构材料，相变动力学的变化会导致容量、倍率性能和循环寿命的显着改善。这项工作强调了通过纳米级尺寸效应从散装形式的动力学受阻电池材料到快速充电赝电容材料的不断演变。因此，它提供了关于如何使用纳米级尺寸有效控制相变的关键见解，并强调了这些结构动力学对于纳米结构电极材料中观察到的快速能力的重要性。
参考文献
Daniel D. Robertson, et al, Understanding How the Suppression of Insertion-Induced Phase Transitions Leads to Fast Charging in Nanoscale LixMoO2, ACS Nano
DOI: 10.1021/acsnano.3c10169
https://doi.org/10.1021/acsnano.3c10169
