锂离子电池正极活性材料可在低温下生产
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2023-10-24 16:40:48
摘要 层状钴酸锂是锂离子电池的关键成分，其合成温度低至 300°C，持续时间短至 30 分钟。锂离子电池(LIB)是消费电子产品和电动汽车中最常...
层状钴酸锂是锂离子电池的关键成分，其合成温度低至 300°C，持续时间短至 30 分钟。
锂离子电池(LIB)是消费电子产品和电动汽车中最常用的电池类型。钴酸锂 (LiCoO 2 ) 是一种用于手持电子产品 LIB 中阴极的化合物。传统上，该化合物的合成需要超过 800°C 的温度，并且需要 10 至 20 小时才能完成。
由北海道大学理学院 Masaki Matsui 教授领导的北海道大学和神户大学的研究小组开发了一种在低至 300°C 的温度和短至 30 分钟的时间内合成钴酸锂的新方法。他们的研究结果发表在《无机化学》杂志上。
“钴酸锂通常可以以两种形式合成，”松井解释道。“一种形式是层状岩盐结构，称为高温相，另一种形式是尖晶石骨架结构，称为低温相。层状LiCoO 2用于锂离子电池。”
该团队以氢氧化钴和氢氧化锂为起始原料，以氢氧化钠或氢氧化钾为添加剂，在不同条件下进行了一系列高精度实验，合成了层状LiCoO 2晶体。该过程被称为“Hydroflux 过程”。他们还能够确定导致层状晶体形成的反应途径。
“通过了解反应途径，我们能够确定促进层状 LiCoO 2晶体生长的因素，”松井说。“具体来说，起始材料中水分子的存在显着提高了最终产品的结晶度。”
研究小组还测量了层状LiCoO 2的电化学性能，结果表明它们仅略逊于通过传统高温方法合成的市售LiCoO 2 。
Matsui 总结道：“这项工作首次通过实验证明了层状 LiCoO 2在低温和环境压力下的热化学稳定性。” “我们开发的 Hydroflux 工艺将使各种陶瓷生产工艺中的节能措施成为可能。我们接下来的下一步将是根据我们对反应途径的理解来改进 Hydroflux 工艺。”
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