让电池“返老还童”！宁波科研团队有新发现

富锂锰基正极材料（中）及基于富锂锰基正极和硅碳负极的高比能锂离子电池（左）

“老化的富锂锰基电池，

可以实现‘返老还童’。”

近日

中国科学院宁波材料所科研团队

在下一代锂电池研究方面

取得了一项突破性进展

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该团队发现，富锂锰基正极材料在受热时会“收缩”，而这种“反常行为”可以帮助老化的电池恢复电压，实现电池的“返老还童”。

4月16日晚，这一重要研究成果以“电池材料的氧活性与负热膨胀性”为题在线发表于国际学术期刊《自然》。

▲研究成果在国际学术期刊《自然》上发表。

富锂锰基正极材料电池具备能量密度高和成本低两大显著优势，是公认的下一代锂电池的重要方向。“但是它有个致命短板，就是电池易老化，无法长期稳定工作。”论文第一作者、中国科学院宁波材料所副研究员邱报说。

易老化问题犹如“拦路虎”，让富锂锰基电池产业化受阻，始终停留在实验室阶段，无法走向“生产线”。

这一痛点和难点，在宁波材料所动力锂电池工程实验室研究团队持续数年科研攻关下，实现新突破。

科研人员发现，富锂锰基正极材料有一个“负热膨胀”的有趣性质，也就是它在受热时会收缩。如果对富锂锰基正极材料进行适当升温，可以使材料从无序状态恢复到更稳定、能量更低的有序结构。

基于一系列研究，团队还设计出一种“零热膨胀”正极材料，它在温度变化时几乎不会发生体积变化，有望解决因温度波动导致的锂电池寿命缩短等问题，为下一代高比能锂电池技术的发展提供了新的可能性。

▲科研人员进行富锂锰基正极材料的电化学性能测试。

他们还发展了一种新方法，通过电化学手段将富锂锰基正极材料从结构无序、不稳定的状态“重置”回接近原始的结构有序状态，就像让电池“恢复青春”一样。

“‘返老还童’后的电池，平均放电电压可以接近100%。”论文通讯作者、中国科学院宁波材料所研究员刘兆平表示。

这一发现，为开发更智能、更耐用、更高效的锂电池提供了全新思路：通过智能调控充电策略，可定期修复富锂锰基正极材料的结构问题，进而显著延长电池的使用寿命。

《自然》期刊审稿人高度评价这一研究成果：“不仅推动了电池领域的基础科学进展，其原创性和普适性也为功能材料的设计提供了新的指导原则，具有重要的跨学科意义”。

来源：宁波发布