天大陳亞楠等人研發數秒合成鋰電池正極材料新方法

目前，鋰離子電池已經被廣泛應用于電子產品、電動汽車以及大型儲能系統，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了鋰離子電池的核心地位。然而，目前相關材料的合成不僅能耗高，而且時間長（數小時至數十小時不等）。

對此，天津大學教授陳亞楠、胡文彬、許運華研究發現了一種可以在數秒內合成正極材料的高溫熱沖擊策略，并通過高溫熱沖擊策略，成功合成了包括錳酸鋰、鈷酸鋰、磷酸鐵鋰等材料在內的幾種典型正極材料。

該發現為高性能低成本正極材料的高效合成開辟了一條新途徑。其研究成果發表在國際頂級期刊《先進材料》上。

相對于傳統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，高溫熱沖擊策略實現了每分鐘10000攝氏度的超高升溫速率。由于升溫速率低，傳統方法合成正極材料往往需要數小時甚至數十小時的反應時間，但該高溫熱沖擊策略的超高升溫速率則可以在數秒鐘內就合成正極材料。

此外，高溫熱沖擊策略在反應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出了優異的電池性能。

以使用高溫熱沖擊技術合成的鈷酸鋰正極材料為例，該材料在300次電池循環充放電后，仍展示了84.6%的能量密度穩定性。同時，該材料還表現出優秀的快充性能，數分鐘即可給手機或平板電腦充滿電。

據悉，該高溫熱沖擊技術可以實現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、易規模化等特點，使其具有很高的工業價值、成本優勢以及市場潛力。高效率低能耗的鋰離子正極材料合成也將為我國節能減排以及實現碳中和做出貢獻。