日前，合肥工業(yè)大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院張衛(wèi)新教授課題組與香港科技大學(xué)楊世和教授等合作，成功地在乙醇/水體系中制備了鋰離子電池富鋰、三元、高電位鎳錳等錳基正極材料和過(guò)渡金屬氧化物負(fù)極材料等一系列具有均勻形貌的一維微納結(jié)構(gòu)電極材料。相關(guān)研究成果發(fā)表在國(guó)際化學(xué)領(lǐng)域的頂級(jí)刊物《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》上。

該課題組將均勻一維微納結(jié)構(gòu)材料的優(yōu)勢(shì)與鋰離子電池在高能量密度、高功率密度方面的應(yīng)用需求相結(jié)合，基于簡(jiǎn)單的乙醇/水體系，深入研究了多元金屬離子共沉淀反應(yīng)成核動(dòng)力學(xué)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了對(duì)材料組成、結(jié)構(gòu)與形貌的有效調(diào)控，成功制備出一系列具有均勻形貌的富鋰、三元、高電位鎳錳等一維微納結(jié)構(gòu)錳基鋰離子電池電極材料。所制備的一維微納結(jié)構(gòu)電極材料表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能。

這種組成、結(jié)構(gòu)、形貌尺寸均勻一致的電極材料在鋰離子電池充放電過(guò)程中能夠較好地保持一致的充放電狀態(tài)，而且一維微納結(jié)構(gòu)電極材料有利于縮短鋰離子擴(kuò)散和電子傳輸路徑、緩沖鋰離子在嵌入和脫出過(guò)程中引起的結(jié)構(gòu)應(yīng)變，從而使鋰離子電池具有優(yōu)異的電化學(xué)性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該項(xiàng)目所制備的均勻一維微納結(jié)構(gòu)富鋰材料在10小時(shí)的緩慢放電和6分鐘的快速放電測(cè)試中，放電容量均得到大幅提升。

該方法工藝簡(jiǎn)單，操作方便，反應(yīng)的溶劑可以回收再利用，綠色環(huán)保，易于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。該項(xiàng)研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金重大研究計(jì)劃培育項(xiàng)目資助，具有重要的科學(xué)意義和廣闊的應(yīng)用前景。