近日，天津大學(xué)教授陳亞楠、胡文彬、許運(yùn)華研究發(fā)現(xiàn)了一種可以在數(shù)秒內(nèi)合成正極材料的高溫?zé)釠_擊策略，并通過(guò)高溫?zé)釠_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(nèi)的幾種典型正極材料。

該研究成果發(fā)表在先進(jìn)材料（advanced materials）期刊，論文地址：https://doi.org/10.1002/adma.202208974

上圖為HTS正極材料的合成。a)正極材料的高溫超導(dǎo)合成示意圖。b)HTS與傳統(tǒng)合成方法反應(yīng)路徑的比較。c)HTS過(guò)程的溫度曲線。d)HTS過(guò)程中LiMn₂O₄前體的XRD圖譜演變。e)從相應(yīng)XRD數(shù)據(jù)的Rietveld精修中獲得的不同相的重量分?jǐn)?shù)的定量分析。

正極材料傳統(tǒng)的合成方法往往加熱速度慢，反應(yīng)過(guò)程復(fù)雜，多步反應(yīng)緩慢，反應(yīng)動(dòng)力學(xué)緩慢，能耗高，耗時(shí)長(zhǎng)。本次研究報(bào)告了一種用于在幾秒鐘內(nèi)超快合成陰極材料的高溫沖擊(HTS)策略。HTS工藝經(jīng)歷超高加熱速率，導(dǎo)致非平衡反應(yīng)和快速反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，避免高能量和長(zhǎng)時(shí)間消耗，實(shí)現(xiàn)了每分鐘10000攝氏度的超高升溫速率。

主流正極材料（如LiMn₂O₄、LiCoO₂、LiFePO₄,和富鋰層狀氧化物/NiO異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料) 成功地合成了純相、氧空位、超小粒徑和良好的電化學(xué)性能。以使用高溫?zé)釠_擊技術(shù)合成的鈷酸鋰正極材料為例，該材料在300次電池循環(huán)充放電后，仍展示了84.6%的能量密度穩(wěn)定性。同時(shí)，該材料還表現(xiàn)出優(yōu)秀的快充性能，數(shù)分鐘即可給手機(jī)或平板電腦充滿電。

HTS工藝不僅為陰極材料提供了一種高效的合成途徑，而且還可以擴(kuò)展到鋰離子電池之外。

編譯整理 YUXI

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