目前，鋰離子電池已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于電子產(chǎn)品、電動汽車以及大型儲能系統(tǒng)，面向更高能量密度以及更低成本的鋰離子電池需求也迅速增加。在這其中，正極材料性能和價格占據(jù)了鋰離子電池的核心地位。然而，目前相關(guān)材料的合成不僅能耗高，而且時間長（數(shù)小時至數(shù)十小時不等）。
對此，天津大學(xué)教授陳亞楠、胡文彬、許運華研究發(fā)現(xiàn)了一種可以在數(shù)秒內(nèi)合成正極材料的高溫?zé)釠_擊策略，并通過高溫?zé)釠_擊策略，成功合成了包括錳酸鋰、鈷酸鋰、磷酸鐵鋰等材料在內(nèi)的幾種典型正極材料。
該發(fā)現(xiàn)為高性能低成本正極材料的高效合成開辟了一條新途徑。其研究成果發(fā)表在國際頂級期刊《先進材料》上。
相對于傳統(tǒng)的正極材料合成方法采用的每分鐘3~5攝氏度的低升溫速率，高溫?zé)釠_擊策略實現(xiàn)了每分鐘10000攝氏度的超高升溫速率。由于升溫速率低，傳統(tǒng)方法合成正極材料往往需要數(shù)小時甚至數(shù)十小時的反應(yīng)時間，但該高溫?zé)釠_擊策略的超高升溫速率則可以在數(shù)秒鐘內(nèi)就合成正極材料。
此外，高溫?zé)釠_擊策略在反應(yīng)過程還形成了氧空位和小顆粒的形貌，這些又使得新合成的正極材料表現(xiàn)出了優(yōu)異的電池性能。
以使用高溫?zé)釠_擊技術(shù)合成的鈷酸鋰正極材料為例，該材料在300次電池循環(huán)充放電后，仍展示了84.6%的能量密度穩(wěn)定性。同時，該材料還表現(xiàn)出優(yōu)秀的快充性能，數(shù)分鐘即可給手機或平板電腦充滿電。
據(jù)悉，該高溫?zé)釠_擊技術(shù)可以實現(xiàn)一系列高性能鋰離子電池正極材料的高效率制造，其具有的耗時極短、能耗少、易規(guī)?；忍攸c，使其具有很高的工業(yè)價值、成本優(yōu)勢以及市場潛力。高效率低能耗的鋰離子正極材料合成也將為我國節(jié)能減排以及實現(xiàn)碳中和做出貢獻。
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