随着电子设备和电力运输需求的增加，需要同时具备高能量和动力的锂离子电池。然而，在高负载的电极中，由于离子传输路径漫长而曲折，其电化学行为受复杂电极结构的控制，速率能力往往受到限制。

近日，得克萨斯大学奥斯汀分校余桂华教授，布鲁克海文国家实验室Lei Wang，石溪大学Esther S. Takeuchi通过利用外部磁场控制结构块，实现了由平行排列的Fe₃O₄纳米片组装的高负载电极，并实现了纳米片方向的可调。

文章要点

1）垂直对齐的90 °电极能够在高质量负载下提供具有竞争力的速率性能，并保持与厚度无关的最大电荷存储能力，即使负载达到25 mg cm⁻²。在高倍率循环过程中可以保留垂直排列的结构，在400次循环后具有最小的容量衰减(每次循环衰减0.047%)。

2）研究人员通过研究这些电极在不同弯曲度下的电化学行为，建立了弯曲度与倍率性能之间的定量关系。

3）利用垂直排列的90 ° Fe₃O₄电极作为Fe₃O₄-NMC全电池的模型负极，结果显示，这种垂直结构能够充分利用阳极侧的最大电荷存储能力，进一步提高全电池的电化学性能。

本研究阐明了弯曲效应对电荷存储动力学的重要影响，为制备下一代高储能系统的最优厚电极提供了思路。

参考文献

Zhengyu Ju, et al, Tortuosity Engineering for Improved Charge Storage Kinetics in High-Areal-Capacity Battery Electrodes, Nano Lett., 2022

DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c02100

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.2c02100