近日，中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究团队，在下一(yi)代锂电池富锂锰基正(zheng)极材料研究方面取得(de)了(le)一(yi)项突破(po)性进展。
该研究团队发现，富锂锰基正(zheng)极材料具有(you)独特的“遇热收(shou)缩”特性，即“负热膨(peng)胀”，这与自(zi)然界中大多数物(wu)质“热胀冷缩”的性质截然不同。这种收(shou)缩行为可以帮助(zhu)老化的电池恢复电压，实现电池的“返老还童”。研究团队还提出了(le)利用这一(yi)特性让老化电池恢复性能的创新方法，这一(yi)发现为开发更智能、更耐(nai)用的下一(yi)代锂电池提供了(le)全新思路(lu)。
据悉，锂电池材料主要包括正(zheng)极材料、负极材料、隔膜(mo)、电解液等，其中，正(zheng)极材料最常(chang)用的是磷酸铁锂和三(san)元材料。“目前，很多电动汽车行驶四五百公里(li)后，电池就没电了(le)，主要原(yuan)因是电池材料的比容量低。”中国科学院宁波材料所研究员刘兆平表示，未来，要想电动汽车续航提升至七八百公里(li)甚至更长，发展高比容量、高电压的正(zheng)极材料来提升锂电池能量密度十分关键。
在众多材料中，富锂锰基正(zheng)极材料凭借优势脱(tuo)颖而出。一(yi)方面，这种新材料放(fang)电比容量高达300毫安时/克，远超目前商业(ye)化应用的磷酸铁锂和三(san)元材料等正(zheng)极材料，可直接将(jiang)电池能量密度提升30%以上；另一(yi)方面，它还具有(you)显著的成本优势。因此，富锂锰基正(zheng)极材料成为公认的下一(yi)代锂电池正(zheng)极材料的热门选(xuan)择。
然而，理想与现实之间存在一(yi)定差距。中国科学院宁波材料所副研究员邱(qiu)报表示，作为一(yi)种氧活性正(zheng)极材料，富锂锰基正(zheng)极材料在实际使用中面临一(yi)个严(yan)重问题：经过(guo)多次充放(fang)电后，富锂锰基电池的电压会逐渐下降，出现所谓的“老化”现象(xiang)，这严(yan)重阻碍了(le)其商业(ye)化应用。
问题的症结在哪里(li)？研究团队深入(ru)探究发现，反复充放(fang)电过(guo)程中，富锂锰基材料内部的晶(jing)体(ti)结构会遭到破(po)坏，逐渐变得(de)无序，就像原(yuan)本整整齐齐的队伍瞬间混乱，这种结构的变化导致富锂锰基电池使用寿命(ming)和效率大幅降低。不过(guo)，适当升温可以消除外(wai)部应力(li)对(dui)材料结构的影(ying)响，使材料从无序状态恢复到更稳定的有(you)序结构。
基于此，研究团队开发出通过(guo)电化学手(shou)段让老化富锂锰基电池“返老还童”的新方法。“该方法利用电化学和热化学驱动力(li)的相似性，将(jiang)富锂锰基正(zheng)极材料从结构无序、不稳定的状态重置回接近原(yuan)始的结构有(you)序状态。”刘兆平说。
不仅(jin)如此，研究团队还提出了(le)简单有(you)效的修复策略(lue)：对(dui)富锂锰基电池进行低电压充电（充电20%至30%）数次，可使电池的平均(jun)放(fang)电电压恢复到接近100%，同时修复正(zheng)极材料的结构损伤，显著延长电池使用寿命(ming)。刘兆平透露，目前科研团队正(zheng)在与相关企业(ye)紧密对(dui)接，全力(li)推动科研成果走向市(shi)场。
随着先进实验技术和人工智能的结合，材料设计正(zheng)朝着按需定制的方向发展。“未来，电动汽车、电动航空器不仅(jin)具备更长的续航能力(li)，锂电池还可以实现超长寿命(ming)，为新能源领(ling)域发展带来新变革。”刘兆平说。
经济日报（记者沈(shen)慧），原(yuan)标题《下一(yi)代锂电池有(you)望“返老还童”》
来源：经济日报