日前,合肥工业大学化学与化工学院张卫新教授课题组与香港科技大学杨世和教授等合作,成功地在乙醇/水体系中制备了锂离子电池富锂、三元、高电位镍锰等锰基正极材料和过渡金属氧化物负极材料等一系列具有均匀形貌的一维微纳结构电极材料。相关研究成果发表在国际化学领域的顶级刊物《德国应用化学》上。
该课题组将均匀一维微纳结构材料的优势与锂离子电池在高能量密度、高功率密度方面的应用需求相结合,基于简单的乙醇/水体系,深入研究了多元金属离子共沉淀反应成核动力学过程,实现了对材料组成、结构与形貌的有效调控,成功制备出一系列具有均匀形貌的富锂、三元、高电位镍锰等一维微纳结构锰基锂离子电池电极材料。所制备的一维微纳结构电极材料表现出优异的电化学性能。
这种组成、结构、形貌尺寸均匀一致的电极材料在锂离子电池充放电过程中能够较好地保持一致的充放电状态,而且一维微纳结构电极材料有利于缩短锂离子扩散和电子传输路径、缓冲锂离子在嵌入和脱出过程中引起的结构应变,从而使锂离子电池具有优异的电化学性能。实验结果表明,该项目所制备的均匀一维微纳结构富锂材料在10小时的缓慢放电和6分钟的快速放电测试中,放电容量均得到大幅提升。
该方法工艺简单,操作方便,反应的溶剂可以回收再利用,绿色环保,易于实现产业化。该项研究工作得到了国家自然科学基金重大研究计划培育项目资助,具有重要的科学意义和广阔的应用前景。
