革新电池生产：低温制备层状锂钴氧化物的新方法
近年来，锂离子电池作为一种可充电储能设备，广泛应用于各类电子产品，尤其在电动汽车和可再生能源系统中的使用愈来愈广泛。分层锂钴氧化物是常用的锂离子电池阴极材料，其高能量密度、良好的充放电循环性能和较高的稳定性均受到业界的高度认可。然而，传统的合成方法需要高温且时间也很长，这不利于大规模生产而且也会消耗大量能源。
因此，科研人员一直在努力寻找一种新的合成方法，以提高生产效率和降低能耗。最近，日本研究人员联合开发出了一种新型制备方法，这种方法已成功应用于在低温下合成层状锂钴氧化物。令人惊讶的是，这种方法所需的时间比传统方法短得多，仅需半小时在300°C以下的温度就可以成功合成这种材料。
流体通量法是一种在低温下制备分层锂钴氧化物阴极材料的新方法，由日本北海道大学和神户大学的研究人员开发。该方法可以在300°C以下的温度下合成这种材料，并且所需时间仅为30分钟。
最新研究成果已于近期发表在了《无机化学》杂志上。
层状锂钴氧化物的合成：流体通量法使用氢氧化钴和氢氧化锂作为起始材料，并引入氢氧化钠或氢氧化钾作为添加剂。通过在不同条件下进行精确实验，研究团队成功合成了分层锂钴氧化物晶体。
反应途径：流体通量法揭示了导致分层锂钴氧化物晶体形成的反应途径。通过了解这个途径，研究人员能够确定促进层状锂钴氧化物晶体生长的因素。熔融混合氢氧化物和含水分子显著加速了LiCoO 2的形成，而无需后退火处理，即可表现出120 mAh g –1的高可逆容量。反应机理研究显示，LiCoO 2晶体的生长速度很快，这表明过量的熔融氢氧化物溶解了HCoO2-的钴物质。因此，加速的LiCoO 2形成抑制了Co3O4形成的竞争反应，在低温下形成尖晶石结构的LiCoO 2。起始材料中过量的水进一步加速了LiCoO 2的晶体生长，形成了大颗粒（>1 μm）。此外，层状LiCoO 2开始在150°C下形成。
结晶度的改善：起始材料中水分子的存在显著提高了最终产品的结晶度。这一发现突显了水在流体通量法中的重要性，以及它在提高分层锂钴氧化物的电化学性能方面的作用。
热化学稳定性：这项研究是首次实验证明了在低温（150-300°C）和常压下层状LiCoO 2的热力学稳定性。虽然通过流体通量法合成的层状锂钴氧化物的电化学性能略逊于传统高温方法合成的市售材料，但这项研究为各种陶瓷生产过程中的节能措施提供了可能性。
流体通量法为在低温下制备分层锂钴氧化物阴极材料提供了一种新的高效方法。这一突破有望通过降低能源消耗和生产时间来改变锂离子电池的生产方式。
