天津大学 - 《天津大学报》
天大研发新方法 数秒合成各种锂电池正极材料
2023-09-15
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锂离子电池
本报讯 锂离子电池目前已被广泛应用于电子产品、电动汽车及大型储能系统。随着市场的蓬勃发展，满足面向更高能量密度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。但目前使用的合成方法不仅能耗高且时间长。我校材料学院陈亚楠、胡文彬、许运华教授研究发现了一种可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。该策略可为高性能、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℃分钟的低升温速率，高温热冲击策略实现了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在数秒钟内就合成了正极材料。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，该高温热冲击技术可实现一系列高性能锂离子电池正极材料的高效率制造，且具有耗时短、能耗少、易规模化等特点，具有很高的工业价值、成本优势及市场潜力。张华/文 陈亚楠/图