天津大學研發新策略可在幾秒內合成鋰電池正極材料

北京日報客戶端 | 記者 白波 通訊員 張華

針對當前新能源市場對更高能量密度、更低成本鋰離子電池的需求，天津大學教授陳亞楠、胡文彬、許運華研究發現了一種可在幾秒內合成正極材料的高溫熱衝擊策略。這一發現為高性能、低成本正極材料的高效合成開闢了新途徑。研究成果發表在國際期刊《先進材料》。

鋰離子電池目前已被廣泛應用於電子產品、電動汽車以及大型儲能系統。正極材料的性能和價格對鋰離子電池至關重要。目前普遍使用的正極材料合成方法升溫速率低，不僅能耗高而且耗時長，常常需要幾小時甚至幾十小時。

陳亞楠、胡文彬、許運華團隊利用高溫熱衝擊策略，合成了錳酸鋰、鈷酸鋰、磷酸鐵鋰等幾種典型正極材料。相較傳統正極材料合成方法每分鐘3℃至5℃的低升溫速率，高溫熱衝擊策略實現了每分鐘10000℃的超高升溫速率，可在幾秒內就合成正極材料，

高溫熱衝擊策略在反應過程中還形成氧空位和小顆粒的形貌，使新合成的正極材料表現出優異電池性能。以使用高溫熱衝擊技術合成的鈷酸鋰正極材料為例，在300次電池循環充放電後，仍展示了84.6%的能量密度穩定性。這一材料還表現出優秀的快充性能，幾分鐘即可為手機或平板電腦充滿電。

作為一種通用方法，這一高溫熱衝擊技術可實現一系列高性能鋰離子電池正極材料的高效率製造，具有耗時極短、能耗少、易規模化等特點，以及高工業價值、成本優勢和市場潛力。高效率、低能耗的鋰離子正極材料合成，也有望為我國節能減排和碳中和作出貢獻。