盖世汽车讯 就像精细织物在干燥过程中容易受损一样，一种极具潜力的新一代电池材料也面临着一项意想不到的挑战：为了提升性能而进行的脱水处理，实际上可能会缩短电池的使用寿命。据外媒报道，韩国浦项科技大学（POSTECH）的一个研究团队发现，脱水过程中发生的表面氧化才是导致性能下降的真正原因，并为此开发出了一种新的脱水工艺以解决这一问题。

图片来源：《Advanced Materials》

由POSTECH电池工程系与化学工程系的Changshin Jo教授领导的研究团队，携手电池工程系博士生Seunghye Jang，近期在期刊《先进材料》（Advanced Materials）上发表了这一研究成果。

普鲁士蓝面临的水分问题

随着电动汽车（EV）和储能系统（ESS）市场的不断扩大，针对电池原材料的竞争日益激烈。钠离子电池作为一种下一代储能技术备受关注，原因在于钠资源比锂资源更丰富且成本更低。在各种钠离子电池正极材料中，普鲁士蓝（一种铁基正极材料）因其生产成本低和储能能力强而被视为极具前景的材料。

然而，该材料面临的一大挑战在于，其在合成过程中不可避免地会包含大量结晶水。这些水分会引发一系列不良副反应，包括电解液分解、产气以及铁离子溶出，进而导致电池性能下降并缩短使用寿命。为解决这一问题，业界广泛采用高温热处理工艺来去除水分。然而，脱水处理后电池性能往往会出现衰退，而导致这一现象的根本原因至今尚不明确。

热处理导致表面氧化

研究团队关注到一个现象：即便通过高温热处理去除了结晶水，电池性能也未如预期般提升。通过对脱水前后表面化学状态的详细分析，研究人员首次发现，导致性能下降的主要原因并非结晶水本身，而是在热处理过程中普鲁士蓝表面形成的铁-氧（Fe-O）键。这些Fe-O键会促进表面氧化，加速电解液分解及产气，进而损害电池的性能与稳定性。

基于这一发现，研究人员开发出一种新方案：液相鼓泡脱水工艺，即向非水溶剂中持续通入氮气。当氮气气泡穿过溶液时，结晶水得以有效去除，同时最大限度地减少了与氧气的接触并抑制了表面氧化。这一过程好比用微风吹干湿衣物，而非使用可能损伤织物的高温热风。

干燥与制备一体化

利用该方法，研究团队将普鲁士蓝的结晶水含量从约12 wt.%降至约1 wt.%，同时显著抑制了表面氧化。与传统热处理样品相比，经该工艺处理的材料在电池运行期间产气量更少，且在经历100次充放电循环后表现出更优异的容量保持率。

重要的是，该新工艺可直接利用电极制备过程中已使用的溶剂，从而将脱水与电极制备整合为单一工序。这种整合最大限度地减少了水分回吸（这是传统工艺中的常见问题），并进一步提升了材料的长期稳定性。

“这种液相鼓泡脱水工艺将脱水与电极制造整合为单一工序，同时防止了水分的重新吸附，”Jo说道，“我们相信，该工艺有助于推动下一代钠离子电池的商业化。”