Mo取代实现Wadsley-Roth氧化物MoxW1-xNb12O33多电子氧化还原

《Journal of Materials Chemistry A》：DFT Reveals Why Mo Substitution Enables Multi-Electron Redox in Wadsley-Roth MoxW1-xNb12O33Open Access

　　

过渡金属氧化物沃德利-罗思（W-R）晶体剪切化合物是石墨在高速率锂离子电池应用中的有前景替代品，因为在快充过程中，当Li?离子以金属锂形式沉积而非嵌入石墨晶格时，会导致石墨负极发生不安全的锂金属沉积。尽管前景广阔，但关于如何调控W-R结构和成分以实现理想的电化学性能（如更低的工作电位、更高的容量和更好的循环稳定性）的基础材料化学问题仍然存在。受这些问题启发，我们系统地研究了一系列采用两种不同热处理方案合成的MoxW1?xNb12O33化合物，以确定与Mo取代相关的电化学趋势是否在不同合成条件下制备的材料中保持一致。微分容量测量表明，Mo取代在更正的电位处引入了新的电化学活性态，并系统性地提高了超出单电子氧化还原预期的容量。两个样品系列均表现出随Mo含量增加而系统性增加的趋势，表明Mo取代而非合成引起的无序化是控制电化学趋势的主导因素。电子结构计算预测，占据晶体剪切平面沿边缘共享八面体位点的Mo可以支持多电子氧化还原，为实验观察到的容量提升提供了合理的解释。富Mo样品在额外循环中表现出更大的容量衰减，这可能是由于严重畸变的Mo八面体在锂化/去锂化循环中无法"摇摆"回原位所致。这些发现表明Mo取代是提高W-R负极多电子氧化还原行为的有效策略，并为未来控制阳离子位点占据和电化学性能的努力提供了指导。

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? 2026 The Author(s). 由英国皇家化学学会出版

2026

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