AI导读：

中国科学院宁波材料技术与工程研究所在富锂锰基正极材料研究上取得突破，解决了电池老化难题，有望提升锂电池能量密度和延长寿命，为下一代高比能锂电池技术的发展提供新可能性。

　　为了推动下一代高比能锂电池技术的发展，寻找高比容量、高工作电压的正极材料，以提升锂电池的能量密度，已成为当前学界的研究热点。

　　近期，中国科学院宁波材料技术与工程研究所（以下简称宁波材料所）的动力锂电池工程实验室，在富锂锰基正极材料的研究上取得了重大突破，为提升锂电池性能带来了新的希望。

　　“老化”难题制约电池发展

　　富锂锰基正极材料的放电比容量远超当前商业化的磷酸铁锂和三元材料等正极材料，有望直接将电池能量密度提升30%以上。同时，其成本优势显著，被视为下一代锂电池材料的重要发展方向。

　　然而，富锂锰基电池在多次充放电后会出现电压逐渐下降、电池“老化”的现象，阻碍了其商业应用。这主要是由于正极材料中的氧离子位置发生变化，导致还原反应滞后，部分能量未能有效释放。

　　这种能量的过度储存，使得富锂锰基电池的性能、使用寿命和效率大打折扣。

过渡金属和氧活性中心与材料的热膨胀性的关系示意图

　　新特性引领材料设计革新

　　宁波材料所的科研人员发现了富锂锰基正极材料的一个独特性质：受热时收缩，即“负热膨胀”。利用这一特性，通过适当升温可以消除外部应力对材料结构的影响，使材料恢复更稳定、能量更低的有序结构。

　　团队进一步通过调节正极材料的氧活性，实现了热膨胀系数的灵活控制，设计出了一种“零热膨胀”正极材料。这种新型材料在温度变化时体积几乎不变，有望解决温度波动导致的体积变化问题，延长锂电池寿命。

　　创新方法助力电池“重生”

　　研究团队还开发了一种新方法，利用电化学手段让老化的富锂锰基电池恢复性能。在不充满电（如30%电量）的条件下持续循环数次，可使电池的平均放电电压恢复到接近100%，同时修复正极材料的结构损伤。

　　这一研究成果已发表于《自然》期刊，审稿人高度评价其推动了电池领域的基础科学进展，为功能材料的设计提供了新的指导原则。

　　随着先进实验技术与人工智能的结合，材料设计正迈向“按需定制”的新时代。未来，电动汽车的锂电池或许也能实现“返老还童”，拥有超长寿命。

（文章来源：财联社）