Ultra-Fast Charging with over 5000 Cycles TiNb<sub>2</sub>O<sub>7</sub> Anodes for Lithium-Ion Batteries and All-Solid-State Batteries
Notice bibliographique
Résumé
Electric vehicles (EVs) need batteries with ultrafast-charging and excellent safety performance.[1] However, safety concerns with lithium-ion batteries (LIBs), for example thermal runaway reactions, have been a significant challenge especially under fast charging.[2] Additionally, the energy density of batteries is restricted by the limited practical capacity of the electrodes.[3] To address these challenges, next-generation fast-charging anode materials are needed for both LIBs and solid-state lithium-ion batteries (SSLIBs). Titanium niobate (TiNb 2 O 7 , TNO) is a promising anode material in this regards, offering fast ionic diffusion kinetics, high theoretical capacity, and a stable material structure.[3] However, its inferior intrinsic electronic conductivity and synthesis-originating crystal defects impede the otherwise excellent electrochemical performance of TNO materials.[4] Recent work by our group has led to the design of single crystal TNO anodes [3] stabilized via Fe 3+ doping [5] and engineered into TNO/graphene electrodes with extreme fast charging and long-cycling capability. Electrophoretically nano-assemble carbon-coated FeTNO(C-FeTNO)/reduced graphene oxide (rGO) electrodes, where rGO serves as binder and conductor have been cycled (half-cells in liquid electrolyte) for 5000 cycles at 5C rate retaining > 70% of their capacity. The application of the C-FeTNO/graphene anode in all-solid-state battery featuring a hybrid electrolyte [6] and LFP as cathode will be reported. Acknowledgement: This research was funded by Natural Sciences & Engineering Research Council of Canada (NSERC) and the Quebec FRQNT Scholarship program. The contributions of collaborators from Professor Bevan’s and Professor Gauvin’s groups are greatly appreciated. References: [1] Q. Zhao et al., Designing solid-state electrolytes for safe, energy-dense batteries, Nat. Rev. Mater. 5 (2020) 229-252. https://doi.org/10.1038/s41578-019-0165-5. [2] X.N. Feng et al., Mitigating thermal runaway of lithium-ion batteries, Joule 4 (2020) 743-770. https://doi.org/10.1016/j.joule.2020.02.010. [3] F. Yu, S. Wang, R. Yekani, A. La Monaca, G.P. Demopoulos, Single-crystal TiNb2O7 materials via sustainable synthesis for fast-charging lithium-ion battery anodes, J. Energy Storage 95 (2024) 112482. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.est.2024.112482. [4] K.J. Griffith et al. Titanium niobium oxide: from discovery to application in fast-charging lithium-ion batteries, Chem. Mater. 33 (2021) 4-18. https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.0c02955. [5] F. Yu, B. Miglani, S. Yuan, R. Yekani, K.H. Bevan, G.P. Demopoulos, Fe3+-substitutional doping of nanostructured single-crystal TiNb2O7 for long-stable cycling of ultra-fast charging anodes, Nano Energy 133 (2025) 110494. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2024.110494. [6] S. Wang, G.P. Demopoulos, High-conductive polymer-in-porous garnet solid electrolyte structure for all-solid-state lithium batteries enabled by molecular engineering, Energy Storage Mater. 71 (2024) 103604. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.ensm.2024.103604. Figure 1
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».