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新方法数秒合成各种锂电池正极材料

2022-12-01 09:37:37
来源:科技日报 作者:陈曦 通讯员 张华 评论:0

  随着锂离子电池的广泛应用,其正极材料性能和价格占据着锂离子电池核心地位,天津大学教授陈亚楠等研究人员日前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。研究团队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,相关研究成果于近日发表国际期刊《先进材料》上。

  锂离子电池目前已经被广泛应用于电子产品、电动汽车以及大型储能系统。随着市场的蓬勃发展,面向更高能量密度以及更低成本的锂离子电池的需求迫在眉睫,具有关键地位的正极材料性能和价格,一直是科研人员的关注重点,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)。研究团队利用高温热冲击策略将时间大大缩短。

  相对于传统的正极材料合成方法采用的3-5摄氏度/分钟的低升温速率,高温热冲击策略则实现了10000摄氏度/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%的能量密度稳定性;同时,该材料还表现出较好的快充性能,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,该高温热冲击技术可以实现一系列高性能锂离子电池正极材料的高效率制造。

(责任编辑:韩梦晨)

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