米乐m6官方网站极端功能材料研究部储能材料组三村健一（以下简称“AIST”）首席研究员是国立大学法人冈山大学（以下简称“冈山大学”）自然科学部寺西隆与副教授合作，开发了由钡制成的纳米立方晶体（以下简称“纳米立方体”）用于锂离子电池的钛酸盐（BTO）。电介质，充电和放电时间比传统技术减少到四分之一。
有了这项技术正极活性物质的钴酸锂（LCO）上而不聚集时，锂离子在LCO中的嵌入和脱附加速，锂离子电池的充放电时间大大缩短。该技术的详细信息可以在德国科学杂志上找到先进材料接口于 2021 年 12 月 13 日发布，并出现在封面上（封底内页）。 (https://doiorg/101002/admi202101682）
电介质钛酸钡（BTO）纳米立方体（左图，K。三村，J塞拉姆。苏克。日本, 124, 848-854 (2016) with some revisions)) 以及其固定在正极活性材料钴酸锂（LCO）上且没有聚集的微观结构（右图，引自已出版的杂志）
为了电动汽车的广泛使用，迫切需要开发能够在短时间内大容量充电和放电的车载锂离子电池。一般来说，锂离子在电解质和电极之间移动时产生电化学反应具有高电阻。降低这种运动阻力是提高电池充电和放电时间的挑战之一。
AIST 开发了纳米尺寸和高结晶介电钛酸钡 (BTO) 的单晶立方块（纳米立方体）水热法成功精确合成我们还发现，规则排列的纳米立方体表现出高介电性能（参考文献 1，图 1）。冈山大学发现了一种现象，即通过在锂离子电池的正极材料和电解液之间引入介电纳米粒子，锂离子会选择性地吸附到介电纳米粒子的表面，从而加速锂离子的移动（参考文献2）。基于这些知识，我们现在开发了一种缩短锂离子电池充电和放电时间的技术。
这项开发得到了日本学术振兴会科学研究补助金 (21H01625) 和永井科学技术基金会 2020 年联合研究补助金的部分支持。
图 1 BTO 纳米立方体
（K三村,J。陶瓷。苏克。日本、124、848-854（2016 年起部分修订和重印）
钛酸钡（BTO）是一种吸引锂离子的介电材料，其纳米立方体是采用水热法合成的。通过精确控制纳米立方体的合成和分散，我们能够将BTO纳米立方体吸附在LCO上而不会团聚，并且通过热处理，我们能够以高度分散的方式将纳米立方体固定在LCO上。使用所获得的材料制作纽扣电池锂离子电池，并进行3分钟的高速充电/放电测试。结果，提高了 43 倍放电容量得到的结果是，充电和放电时间可以减少到1/4或更短。当BTO纳米立方体引入锂离子电池时，锂离子从BTO纳米立方体、阴极活性材料（LCO）和电解液三相交叉的界面（三相界面，以下简称“TPI”）附近嵌入到阴极活性材料中，如图2所示。电介质的介电性能越高，越容易吸引锂离子，介电特性是电介质结晶另一方面，由于电介质不透过锂离子，因此正极活性物质上的电介质覆盖范围低且TPI密度（1毫米2BTO纳米立方体的长度，其结晶度比传统方法生产的纳米颗粒更高，尺寸均匀，可以均匀分散，因此可以固定在正极活性材料上而不会团聚。此外，由于立方体的形状，对电极表面的附着力比普通球形纳米颗粒更高，因此即使覆盖率很小，TPI密度也显着提高，这是缩短充放电时间的一个因素（图3）。
图2 锂离子在纳米立方体表面高速运动示意图
（引自已出版的杂志，添加日文解释。参考3引自冈山大学新闻稿）
图3传统介电纳米颗粒涂覆方法与纳米立方体覆盖率和TPI密度的比较
（引自出版杂志，添加日文解释。）
未来，我们将继续努力，通过控制纳米立方体的粒径、优化固定化工艺和覆盖率控制，进一步提高速度和容量，旨在将其应用于下一代高速、高容量电池。