鋰離子電池（LIBs）是消費(fèi)電子產(chǎn)品和電動(dòng)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(guān)鍵組成部分。傳統(tǒng)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(gè)小時(shí)才能完成。

近期，來自日本北海道大學(xué)和神戶大學(xué)的一組研究人員開發(fā)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(shí)間甚至短至30分鐘。最新研究成果已于近期發(fā)表在了《無機(jī)化學(xué)》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(jié)構(gòu)，稱為高溫階段，另一種形式是尖晶石框架結(jié)構(gòu)，稱為低溫階段。分層LiCoO₂用于鋰離子電池。”

具體而言，該團(tuán)隊(duì)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(jìn)行了一系列高精度實(shí)驗(yàn)，合成了層狀LiCoO₂晶體。這個(gè)過程被稱為“流體通量過程”。他們還能夠確定導(dǎo)致層狀晶體形成的反應(yīng)途徑。

“通過了解反應(yīng)途徑，我們能夠確定促進(jìn)層狀LiCoO₂晶體生長(zhǎng)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(chǎn)品的結(jié)晶度。”

此外，該團(tuán)隊(duì)還測(cè)量了層狀LiCoO₂的電化學(xué)性能，表明它們僅略遜于用傳統(tǒng)高溫方法合成的市售LiCoO₂。

研究人員總結(jié)說：“這項(xiàng)工作是第一次在低溫環(huán)境下證明層狀LiCoO₂的熱化學(xué)穩(wěn)定性的實(shí)驗(yàn)。我們開發(fā)的這種流體通量工藝將在各種陶瓷生產(chǎn)過程中實(shí)現(xiàn)節(jié)能措施。我們的下一步將是基于我們對(duì)反應(yīng)途徑的理解來改進(jìn)流體通量過程。”

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