浦项工业大学的研究人员通过开发一种合成耐用单晶阴极材料的方法，提高了电动汽车电池的技术，延长了电池的寿命和效率。

高温单晶能使电动汽车行驶100万公里吗？

浦项工业大学（POSTECH）的一个研究小组在铁与生态材料技术研究生院和材料科学与工程系的朴圭永教授的领导下，与博士候选人李景恩和校友金汝拉一起取得了重大进展。他们与浦项制铁控股N.EX.T Hub合作，成功开发了单晶合成技术，大大提高了电动汽车用正极材料的使用寿命。

该研究结果发表在材料科学领域的国际期刊《ACS Materials & Interfaces》的网络版上。

锂（Li）二次电池通常用于电动汽车，它通过锂离子在阴极和阳极之间的运动，将电能转化为化学能，并产生电能，将化学能转化为电能，从而储存能量。这些二次电池主要使用镍（Ni）正极材料，因为它们具有高锂离子存储容量。传统的镍基材料具有由许多微小晶体组成的多晶形态，在充放电过程中会发生结构降解，大大降低其使用寿命。

单晶阴极材料的优点

解决这个问题的一种方法是生产“单晶”形式的阴极材料。将镍基阴极材料制成单个大颗粒或“单晶”，可以增强其结构和化学稳定性以及耐久性。众所周知，单晶材料是在高温下合成的，并且变得坚硬。然而，合成过程中硬化的确切过程和发生硬化的具体条件仍不清楚。

为了提高电动汽车用镍阴极材料的耐用性，研究人员专注于确定一个特定的温度，即“临界温度”，在这个温度下，高质量的单晶材料才能合成。他们研究了不同的合成温度，以确定在合成镍基阴极材料（N884）时形成单晶的最佳条件。研究小组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，在某一临界温度以下合成的传统多晶材料，在二次电池中长期使用容易降解。然而，当在这个临界温度以上合成时，可以很容易地生产出高质量的单晶，从而使材料具有更高的寿命。

这是由于一个叫做“致密化”的过程，它发生在某个临界温度以上。在此过程中，材料内部晶粒尺寸增大，材料内部的空隙被密集填充。致密的单晶非常坚硬，耐长时间的降解，显著提高了它们的耐用性。基于这些发现，研究小组证实，在临界温度以上合成单晶是一种更有利的材料设计策略。他们还提出了一种合成高质量单晶材料的有效方法。

浦项工科大学朴圭永教授表示：“我们引进了一种新的合成策略，以提高镍基阴极材料的耐久性。”他还表示：“为了使电动汽车用的二次电池更便宜、更快、更耐用，我们将继续进行研究。”

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