锂离子电池（LIBs）是消费电子产品和电动汽车中最常用的电池类型，而层状锂钴氧化物（LiCoO₂）是锂离子电池阴极的关键组成部分。传统上，这种化合物的合成需要800°C以上的温度，而且需要10到20个小时才能完成。

近期，来自日本北海道大学和神户大学的一组研究人员开发了一种新方法，可以在低至300°C的温度下合成钴酸锂，所需时间甚至短至30分钟。最新研究成果已于近期发表在了《无机化学》杂志上。

“钴酸锂通常有两种合成形式，”研究人员说，“一种形式是层状岩盐结构，称为高温阶段，另一种形式是尖晶石框架结构，称为低温阶段。分层LiCoO₂用于锂离子电池。”

具体而言，该团队以氢氧化钴和氢氧化锂为起始材料，以氢氧化钠或氢氧化钾为添加剂，在不同条件下进行了一系列高精度实验，合成了层状LiCoO₂晶体。这个过程被称为“流体通量过程”。他们还能够确定导致层状晶体形成的反应途径。

“通过了解反应途径，我们能够确定促进层状LiCoO₂晶体生长的因素，”他们说，“具体来说，起始材料中水分子的存在显著提高了最终产品的结晶度。”

此外，该团队还测量了层状LiCoO₂的电化学性能，表明它们仅略逊于用传统高温方法合成的市售LiCoO₂。

研究人员总结说：“这项工作是第一次在低温环境下证明层状LiCoO₂的热化学稳定性的实验。我们开发的这种流体通量工艺将在各种陶瓷生产过程中实现节能措施。我们的下一步将是基于我们对反应途径的理解来改进流体通量过程。”

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