由Kyu-Young Park 教授領導的浦項工科大學研究人員為電動車電池中的鎳基陰極材料開發出了一種新的單晶合成技術，顯著提高了電池的壽命和耐用性。他們的研究成果發表在《ACS Materials & Interfaces》（美國化學學會材料與界面分會）上，強調了合成堅固單晶體所需的臨界溫度，有助於生產更耐用、更有效率的電池。

浦項科技大學（POSTECH）的團隊在黑色金屬與生態材料技術研究生院和材料科學與工程系的Kyu-Young Park 教授的領導下，與博士生Kyoung Eun Lee 和校友Yura Kim 一起取得了重大進展。他們與POSCO Holdings N.EX.T Hub 合作，成功開發出單晶合成技術，大大提高了電動車所用陰極材料的使用壽命。

這項研究發表在材料科學領域的國際期刊《ACS Materials & Interfaces》網路版。

鋰（Li）二次電池通常用於電動車，透過鋰離子在陰極和陽極之間的運動，將電能轉化為化學能，並透過發電將化學能釋放為電能，從而儲存能量。由於鋰離子儲存容量高，這些二次電池主要使用鎳（Ni）陰極材料。傳統的鎳基材料具有多晶形態，由許多微小晶體組成，在充電和放電過程中會發生結構退化，從而大大縮短其使用壽命。

解決這一問題的方法之一是以”單晶”形式生產陰極材料。將鎳基陰極材料製成單個大顆粒，即”單晶體”，可以提高其結構和化學穩定性以及耐用性。眾所周知，單晶材料在高溫下合成後會變得堅硬。然而，合成過程中硬化的確切過程以及發生硬化的具體條件仍不清楚。

高鎳陰極材料的微觀結構隨合成溫度變化的示意圖，以及在臨界溫度下合成單晶體的策略。資料來源：POSTECH

為了提高電動車用鎳陰極材料的耐用性，研究人員重點確定了合成高品質單晶材料的特定溫度，即”臨界溫度”。他們研究了各種合成溫度，以確定合成鎳基陰極材料（N884）時形成單晶的最佳條件。研究小組系統性地觀察了溫度對材料容量和長期性能的影響。

研究人員發現，在某一臨界溫度以下合成的傳統多晶材料，在二次電池中長期使用容易發生降解。然而，當合成溫度高於這個臨界溫度時，就能輕易地生產出高品質的單晶體，從而獲得壽命較長的材料。

這是由於在超過一定臨界溫度時材料會發生一種稱為”緻密化”的過程。在這過程中，晶粒尺寸增大，內部的空隙被密集填滿。經過緻密化處理的單晶體非常堅硬，在較長時間內不易降解，從而大大提高了其耐用性。基於這些發現，研究團隊證實，在臨界溫度以上合成單晶體是更有利的材料設計策略。他們也提出了合成高品質單晶材料的有效方法。

POSTECH 的Kyu-Young Park 教授表示：”我們推出了一種新的合成策略，以提高鎳基陰極材料的耐用性。我們將繼續研究，使電動車的二次電池更便宜、更快速、更持久。

編譯自/ ScitechDaily