TUM新工艺：采用微波合成技术生产电动车电池阴极材料

2017-10-23 16:03

TUM采用微波合成技术生产电动车电池阴极材料

据外媒报道，慕尼黑工业大学（Technical University of Munich，TUM）研发了一项新工艺，用于生产高压阴极材料磷酸钴锂（lithium cobalt phosphate），使其生产更为快捷、方便，且价格便宜、品质最优，进一步提升了电动车车载电池的性能。

电池研究人员认为，磷酸钴锂被认为是未来的电池材料，其操作电压比当前采用的磷酸锂铁（lithium-iron phosphate）要高，其能量密度也较高，达到800瓦时/千克。相较于早前普遍达到的600瓦时/千克，该材料的能量密度取得了大幅提升。

TUM采用微波合成技术生产电动车电池阴极材料

然而，截止至目前，这款颇具前景的阴极材料产量很少，属于能源密集型产品，其生产效能并不高：必须要达到900℃的极高温度。此外，在这高温条件下，其结晶尺寸也各有不同。在第二步生产操作中，还需将其磨成纳米晶体粉末（nanocrystalline powder），尽管该流程非常耗能，但其生产也并全是缺点：其颗粒离子导电性（sufficient ionic conductivity）强，导电方向相同，电池电极材料与电解质间的化学反应相对较缓。

TUM研究员Jennifer Ludwig博士研发了微波合成法（microwave synthesis），可一举解决上述所有问题：只需使用一个小型微波炉，再耗费0.5小时，就能生产出高纯度的磷酸钴锂。首先，将溶剂放入聚四氟乙烯（Teflon）容器内，加入试剂后用微波炉加热。微波炉的功率无需太高，只要600瓦就够用了，所需的反应温度在250℃，在该条件下可触发结晶反应。

TUM采用微波合成技术生产电动车电池阴极材料

在这项试验中，她还解决另一项难题：当反应温度超过200℃且处于高压状态下，通常难以获得理想的磷酸钴锂，有时会生成不明的复合型氢氧化钴磷酸氢盐（cobalt hydroxide hydrogen phosphate）。Jennifer Ludwig阐明了反应机理，分离出化合物，并确定其结构及特性。由于新的化合物不适合作为电池材料，她修改了该反应条件，从而只生成其所需的磷酸钴锂。

Jennifer Ludwig的研究工作获得了宝马的支持，她与劳伦斯伯克利国家实验室（Lawrence Berkeley National Laboratory，LBNL）、斯坦福同步加速器辐射光源（Stanford Synchrotron Radiation Lightsource，SSRL）及Walther-Mei?ner-Institut（WMI）共同开展该项研究合作。

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