韩国浦项科技大学(POSTECH)的研究团队在Kyu-Young Park教授的带领下，开发了一种新的单晶合成技术，用于制造电动汽车电池的镍基正极材料，显著提升了电池的寿命和耐用性。这项发表在《ACS Materials & Interfaces》杂志上的研究，强调了合成坚韧单晶所需的关键温度，为制造更耐用和高效的电池做出了贡献。

电动汽车常用的锂电池通过锂离子在正负极之间的移动来存储和释放能量。这些二次电池主要采用镍基正极材料，因为它们具有高锂离子存储能力。然而，传统的镍基材料由许多小晶体组成的多晶形态，在充放电过程中容易发生结构退化，大大减少了它们的使用寿命。

为了解决这个问题，研究人员采用了单晶形态的正极材料。将镍基正极材料制造成大型单晶可以增强其结构和化学稳定性及耐用性。已知单晶材料在高温下合成并变得坚硬，但合成过程中硬化的确切过程和具体条件一直不明确。

POSTECH的研究人员专注于确定一个特定的温度，即“关键温度”，在这个温度下可以合成高质量的单晶材料。他们调查了不同的合成温度，以确定形成镍基正极材料(N884)单晶的最佳条件。研究团队系统地观察了温度对材料容量和长期性能的影响。

研究人员发现，低于某一关键温度合成的传统多晶材料在二次电池长期使用中容易发生退化。然而，当在高于这个关键温度时合成，可以轻松生产出高质量的单晶，从而使材料具有卓越的寿命。

这是因为在某个关键温度以上会发生称为“致密化”的过程。在这个过程中，材料的内部晶粒尺寸增大，材料内部的空隙被密集填充。致密的单晶非常坚硬，能够抵抗长期退化，显著提高了它们的耐用性。基于这些发现，团队确认在关键温度以上合成单晶是更有利的材料设计策略。他们还提出了一种有效的高质量单晶材料合成方法。

POSTECH的Kyu-Young Park教授表示：“我们引入了一种新的合成策略，以增强镍基正极材料的耐用性。”他补充说：“我们将继续研究，使电动汽车的二次电池更便宜、更快、更持久。”

这项突破性的研究为电动汽车电池技术带来了革命性的进展，有望显著提升电池的使用寿命和效率。随着单晶合成技术的进一步发展和应用，我们期待未来电动汽车能够实现更长的续航里程和更可靠的性能。如果您对这项创新技术感兴趣，或者对电动汽车和电池技术有独到见解，欢迎在评论区分享您的想法。

参考资料：DOI： 10.1021/acsami.4c00514