近日，材料与化学工程学院教师周菁联合郑州大学化学学院张腾飞研究员在材料领域新兴期刊《Small Structures》（IF=15.9）上发表题名为“A Cost-Effective Production of Li₄Ti₅O₁₂ Resisting Unsettled Market and Subsequent Application in the Li-Ion Capacitor”（《抵御动荡市场的Li₄Ti₅O₁₂经济化生产路线及其应用于锂离子电容器》）的高水平研究论文。

优异的材料和新颖的器件结构是满足日益增长的储能需求的关键因素。锂离子电容器作为非对称超级电容器的一种典型代表，利用电池的高比能量和超级电容器的超大比功率来满足均衡的电化学储能要求。尖晶石型钛酸锂固有的和不可替代的优势使其成为动力电池和锂离子电容器的最佳候选者之一。然而，上游市场的波动，例如原材料价格飙升和供应短缺，极大地威胁到尖晶石型钛酸锂的生产、销售、应用。柔性生产工艺，即使用廉价易得的氢氧化锂水合物来替代价格高且供应紧张的碳酸锂以生产尖晶石型钛酸锂，有助于相关产业在特定市场周期中克服挑战。该研究工作从新的视角报道了自氢氧化锂水合物起始，以高质量的碳酸锂作为中间产物，在羧化后跳过分离步骤，从而实现成本和技术维度更加有效的尖晶石型钛酸锂生产路线。所得尖晶石型钛酸锂的电化学性能优于商业竞争者。以所得尖晶石型钛酸锂作为负极材料的锂离子电容器的比能量达到89.5Wh/kg。这些结果表明，寻找技术可行、成本可控、供应链稳定的钛酸锂合成路线以应对周期性市场波动的策略和实践取得了成功。

此研究成果得到了国家自然科学基金、中原英才计划、郑州大学求是科研计划等项目的支持。

文章链接：https://doi.org/10.1002/sstr.202300377