科学家们开发出一种新方法，结合自动化反应器系统，借助数学框架能对全浓度梯度(FCG)进行无限定制并实现独立参数控制，可制造出安全性和稳定性更高的锂离子电池(LIB)。

韩国釜山国立大学化学系和未来地球研究所副教授Hyun Deog Yoo表示：“与传统方法不同，传统方法调整一个参数会影响其他参数，而我们的方法可以独立且精确地控制多个描述符，包括平均成分、斜率和曲率。”

随着电动汽车需求持续增长，研究人员正着力提升锂离子电池性能。LIB的性能和稳定性很大程度上取决于正极材料，其成本约占电池总成本的40%至45%。在尖端技术中，高镍正极材料因高能量密度和成本效益表现突出。不过，研究人员称，增加镍含量会加剧副反应，严重损害界面稳定性和机械完整性，限制其大规模应用。

科学家们透露，采用全浓度梯度(FCG)或核壳设计是一个有希望的解决方案。传统上，FCG阴极通过共沉淀法合成，涉及两个金属前体溶液槽。第一个槽富含镍(Ni)，直接送入反应器;第二个槽含有钴(Co)和锰(Mn)，与第一个槽混合以随时间降低镍浓度。新闻稿称，在传统系统中，第二个槽的流速固定，这意味着对于给定的平均成分，只能实现一个特定的梯度。

在此次研究中，研究人员通过将第二个水箱的流速表示为与时间相关的数学函数克服了这一限制。这一创新允许独立调整平均成分、斜率和曲率，仅使用两个水箱就能产生几乎无限范围的浓度梯度。

通过将该方法与自动化反应器系统相结合，研究团队成功合成了五种具有精细调整梯度的FCG Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2前体，并通过二维和三维元素映射进行了实验验证。

Yoo博士说：“为此，我们组建了一支优秀的国际研究团队，与伊利诺伊大学芝加哥分校、阿贡国家实验室以及韩国和美国的多家研究所实验室展开合作。”