天津大学研发新方法数秒合成各种锂电池正极材料

  日期：2024-08-08 作者: 成功案例

  本站讯（通讯员 张华）锂离子电池目前已经被大范围的应用于电子科技类产品、电动汽车以及大型储能系统。随市场的蓬勃发展，面向更高单位体积内的包含的能量以及更低成本的锂离子电池的需求迫在眉睫，其中正极材料性能和价格又占据了锂离子电池的核心地位。目前使用的合成方法不仅能耗高而且时间长（数小时至数十小时不等），天津大学陈亚楠、胡文彬、许运华教授研究之后发现了一种可以在数秒内合成正极材料的高温热冲击策略。他们通过高温热冲击策略合成了包括锰酸锂、钴酸锂、磷酸铁锂等材料在内的几种典型正极材料。该发现为高性能低成本正极材料的高效合成开辟了一条新的途径。其研究成果《锂离子电池正极材料的超快速非平衡合成》发表在国际顶级期刊《先进材料》上。

  相对于传统的正极材料合成方法采用的3-5 °C/分钟的低升温速率，高温热冲击策略则实现了10000 ℃/分钟的超高升温速率。由于升温速率低，传统方法合成正极材料往往需要数小时甚至数十小时的反应时间。该高温热冲击策略的超高升温速率则可以在数秒钟内就合成正极材料。

  此外，高温热冲击策略在反应过程还形成了氧空位和小颗粒的形貌，这些又使得新合成的正极材料表现出了优异的电池性能。以使用高温热冲击技术合成的钴酸锂正极材料为例，该材料在300次电池循环充放电后仍展示了84.6%的单位体积内的包含的能量稳定性；同时该材料还表现出优秀的快充性能，数分钟即可给手机或平板电脑充满电。

  作为一种通用的方法，该高温热冲击技术能实现一系列高性能锂离子电池正极材料的高效率制造。该方法具有的耗时极短，能耗少，易规模化等特点使其具备极高的工业价值、成本优势以及市场潜力。高效率低能耗的锂离子正极材料合成也将为我国节能减排以及实现碳中和做出贡献。

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