一种自上而下合成高倍率锂离子电池材料的新策略

纳米级材料因具有特殊的微观结构和物理化学性能，在电池材料中有广泛应用。比如锂离子电池中，纳米电极材料具有短程离子扩散距离和快速反应动力学的优势，可提高锂离子电池的性能。但是也存在低体积能量密度、低库伦效率及容量迅速衰减等问题。

近日，清华大学清华大学材料学院唐子龙课题组在高倍率钛酸锂水合物电极材料的基础上，设计出一种同时具有快速离子通道和低比表面积的微米级致密纳米晶材料，解决了纳米电极材料因过高的比表面积在电极制备和循环过程中易发生颗粒团聚，与有机电解液发生严重副反应的问题，实现了高倍率锂离子电池材料的新突破。

据了解，研究人员采用了不同于传统传统自下而上合成纳米-微米材料的方法的一种新方法：自上而下的微米-纳米材料合成策略。首先合成微米级钒酸盐前驱体，再通过低温相转变过程引入类玻璃-陶瓷相中间态，同时晶粒发生细化，从而得到微米级致密纳米晶电极材料。

微米级致密纳米晶电极材料是一种具有类玻璃-陶瓷相的钒酸盐电极材料，不仅具有丰富的晶界/相界面，以保证锂离子的快速传输，同时具有较小的比表面积，以减少与电解液之间的表面副反应。因此，表现出优异的大倍率、高容量和长循环的电化学性能。

参考文献：

Yutong Li, Shitong Wang, Yanhao Dong, Yong Yang, Zhongtai Zhang, Zilong Tang, Glass-Ceramic-Like Vanadate Cathodes for High-Rate Lithium-Ion Batteries, Adv. Energy Mater., 2019, DOI:10.1002/aenm.201903411