开发具有固有安全特性的能源器件仍然是一个关键的挑战，而水系锂离子电池（LIBs）在这方面受到了人们极大的关注。由于水电解质具有较窄的电化学稳定电位窗口，使得电池的能量密度和负极材料的选择都受到很大的限制。为了获得耐用和高能的水系LIBs，开发具有大容量和低电位而不会引发水分解的负极材料至关重要。

近日，日本横滨国立大学Naoaki Yabuuchi报道了开发了一种Li_xNb_2/7Mo_3/7O₂大容量水系LIBs负极材料。

文章要点

1）实验结果显示，将过锂亚稳态相Li_xNb_2/7Mo_3/7O₂作为负极，在水中简单氧化后，表现出较高的容量和较长的循环寿命。对Li_xNb_2/7Mo_3/7O₂的HAXPES研究表明，在21 m LiTFSA中循环后的负极上存在一种保护性钝化层。所用电解液牺牲分解形成的表面层有效地抑制了析氢反应，显著提高了Li_xNb_2/7Mo_3/7O₂的有效容量。

2）优化后的Li_1.05Mn_1.95O₄和Li_xNb_2/7Mo_3/7O₂水系锂电池即使在10 mA/g的低倍率下也能提供107 Wh kg^-1的高能量密度，并且实现了高耐久性（100 mA g^-1下，2000次循环的容量保持率为73%）。此外，需要强调的是，其还有更大的容量空间，在有机介质中测定的Li_xNb_2/7Mo_3/7O₂（340 mA h g^-1）的可用容量只有约一半在水溶液电解质中得到利用。

这项工作通过提供具有独特纳米尺寸和亚稳态特性的Mo基氧化物作为负极材料，同时实现了高容量和安全性。

参考文献

Jeongsik Yun, et al, Nanosized and metastable molybdenum oxides as negative electrode materials for durable high-energy aqueous Li-ion batteries, PNAS, 2021

DOI: 10.1073/pnas.2024969118

https://doi.org/10.1073/pnas.2024969118