鋰離子電池（LIBs）是消費電子產品和電動汽車中最常用的電池類型，而層狀鋰鈷氧化物（LiCoO₂）是鋰離子電池陰極的關鍵組成部分。傳統上，這種化合物的合成需要800°C以上的溫度，而且需要10到20個小時才能完成。

近期，來自日本北海道大學和神戶大學的一組研究人員開發了一種新方法，可以在低至300°C的溫度下合成鈷酸鋰，所需時間甚至短至30分鐘。最新研究成果已于近期發表在了《無機化學》雜志上。

“鈷酸鋰通常有兩種合成形式，”研究人員說，“一種形式是層狀巖鹽結構，稱為高溫階段，另一種形式是尖晶石框架結構，稱為低溫階段。分層LiCoO₂用于鋰離子電池。”

具體而言，該團隊以氫氧化鈷和氫氧化鋰為起始材料，以氫氧化鈉或氫氧化鉀為添加劑，在不同條件下進行了一系列高精度實驗，合成了層狀LiCoO₂晶體。這個過程被稱為“流體通量過程”。他們還能夠確定導致層狀晶體形成的反應途徑。

“通過了解反應途徑，我們能夠確定促進層狀LiCoO₂晶體生長的因素，”他們說，“具體來說，起始材料中水分子的存在顯著提高了最終產品的結晶度。”

此外，該團隊還測量了層狀LiCoO₂的電化學性能，表明它們僅略遜于用傳統高溫方法合成的市售LiCoO₂。

研究人員總結說：“這項工作是第一次在低溫環境下證明層狀LiCoO₂的熱化學穩定性的實驗。我們開發的這種流體通量工藝將在各種陶瓷生產過程中實現節能措施。我們的下一步將是基于我們對反應途徑的理解來改進流體通量過程。”

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