鋰電池（chí）使用壽（shòu）命有望延長
發布時間：2025-05-13
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作為新能源汽車的“心髒”，鋰電（diàn）池（chí）續航和壽命（mìng）備受關注。中國科學院寧波（bō）材料所科研團隊發現，一（yī）種具有超高比容量的富鋰錳基正極材料升溫後會因原（yuán）子結構重組而呈現（xiàn）“負熱膨脹性”，利（lì）用這種特性，人們就有可能將“老化”的電池重置為“原始狀（zhuàng）態”，從而實（shí）現電（diàn）池“返老還童”。國（guó）際學術期刊《自然》於近（jìn）日在線發表了相關成果。
不同於（yú）磷酸鐵鋰、三（sān）元材料等常見的鋰（lǐ）電（diàn）池正極材料，富鋰（lǐ）錳基正（zhèng）極材（cái）料是一種氧活性的正（zhèng）極材（cái）料。氧活性，可以簡單理解為氧陰離子可以參與（yǔ）電荷（hé）補（bǔ）償（cháng），因此（cǐ）可在同（tóng）等條件下發生更多（duō）氧化還原反應以儲存更多的能量，這也是富鋰錳基正極材料近年來受到產業界（jiè）青睞的原因。
尺有所短，寸（cùn）有所長。氧活性賦予了富鋰錳基正極材料超高的放電比容量（liàng）（單位質量（liàng）電池所釋放的電量），但（dàn）也因為這個特點，該（gāi）材料（liào）循環充放電後會處於一種類（lèi）似於彈簧被（bèi）壓縮或拉伸後的狀態：看似（sì）穩定，但（dàn）內部儲存了額外能量，隨時可能釋放。正是這種能量的過度儲存，導（dǎo）致富鋰（lǐ）錳基電池的使用壽命比其他正極材料差得多，至今未實現（xiàn）商業化應用。
經過研究，寧波材料所科研團隊發現，這種材料有一種有趣的特性（xìng）：它在受熱時反而會收（shōu）縮。“這種‘負（fù）熱膨脹（zhàng）性’在普通正（zhèng）極材（cái）料裏是沒有發現過的。”文章第一作（zuò）者、寧波材料所動力鋰電池工程實驗（yàn）室副（fù）研（yán）究員邱報介紹，收縮具體表現為富鋰錳（měng）基（jī）正極材料的原子排列更緊密了，原本因循環充放電而變得扭曲雜亂的晶（jīng）胞重新變得整齊有序，“就像是一間堆滿雜物的房間被收拾幹淨了一樣。”
考慮到實驗室衍射裝備分辨率有限，難以（yǐ）實現精準的量（liàng）化分析，科研（yán）團隊專門前往上海同步輻射光源進行了細致檢測。經過多次觀察，他們發現，這種“負熱膨脹（zhàng）”現象絕非偶然。“隨著溫度的升高，能夠很（hěn）明顯地觀察到富鋰錳（měng）基正極（jí）材料晶胞的收縮趨勢。而且越是（shì）循環充電次數多的（de）實驗樣本，晶胞（bāo）體積收縮的程度（dù）就越大。”
在科研人員看來（lái），這個發（fā）現相當於證明了循環充放電後的富鋰錳基正極材料是有可能“複原”的。
如上文所述，富（fù）鋰（lǐ）錳（měng）基（jī）正極材（cái）料有放電比容量高的優點，但缺陷也很（hěn）明顯，就是能承受的（de）循環充放電次數比其他正極材料（liào）少得多，一旦反複充放電（diàn）後，電壓下降會很厲害，就是所謂的電池“老化”了。“如果可（kě）以借助外力來幫助老化的富鋰錳基正極材（cái）料恢複‘健康’，那這種材料的產業化應用前景就不一（yī）樣了（le）。”邱報說。
利用電化學和熱化（huà）學驅動力的相似性，該團隊發展了一種新方法，就是通過淺充電讓電池“恢複青春”。“經過（guò）成百上千次實驗，草莓榴莲秋葵绿丝污免费版18發現讓富鋰錳基電池在不充滿電（如30%電量）條件下持續循環數次後，可使電池平均放電電壓恢複到接近100%，同時修複（fù）材料的結（jié）構損傷。”
記者了解到，這（zhè）一發現為延長（zhǎng）富鋰錳基電池的壽命提（tí）供了新思路：通（tōng）過（guò）智能（néng）調控充電策略，修複富（fù）鋰（lǐ）錳基正極材料的結構問（wèn）題，進而顯著延長電池的（de）使用壽命。
“草莓榴莲秋葵绿丝污免费版18正在加快推進相關成果的落（luò）地轉（zhuǎn）化。”寧波材料所動力鋰（lǐ）電池工程實驗室負責人劉兆平研（yán）究員（yuán）表示，就像硬幣兩麵（miàn），材料結（jié）構的“混亂”和“有序（xù）”並不完全對立（lì），他們將研究如何（hé）更好地利用這種轉化規（guī）律，進而在微觀尺度設計出更高效耐用的富鋰錳基正極材料，讓新能（néng）源汽車跑得更快、更（gèng）久。
