延長下一代鋰電池使用壽命 中國科學家發現新方法

中國科學院科研團隊發現，通過加熱下一代鋰電池的富鋰錳基正極材料，可以幫助老化的富鋰錳基電池恢復電壓，讓電池「返老還童」。這一發現為開發更智能、更耐用的下一代鋰電池提供了全新思路。

新華社報導，此項研究由中國科學院寧波材料技術與工程研究所團隊與美國芝加哥大學等中外科研同行共同完成，相關成果論文已在國際學術期刊《自然》在線發表。

「要更大限度提高電動汽車、電動航空器等的續航里程，就需要進一步提升鋰電池的能量密度。其中，發展下一代鋰電池正極材料是關鍵。」論文第一作者、中國科學院寧波材料所副研究員邱報說。

據介紹，富鋰錳基正極材料的放電比容量遠超目前商業化應用的磷酸鐵鋰和三元材料等正極材料，可將鋰電池能量密度提升30%以上，是開發下一代鋰電池正極材料的主攻方向。但富鋰錳基電池在經過多次充放電後，電壓會逐漸下降，出現「老化」現象，這一問題嚴重制約了富鋰錳基電池的實際應用。如何讓富鋰錳基電池長期穩定工作，是目前亟待解決的難題。

此項研究中，團隊發現，對富鋰錳基正極材料進行適當升溫，材料的原子排列會變得更緊密，體積縮小。在此基礎上，團隊發展了一種新方法，即利用電化學手段將富鋰錳基正極材料從結構無序、不穩定的狀態，「重置」回接近原始的結構有序狀態，從而讓老化的富鋰錳基電池「返老還童」。

「這一發現為延長富鋰錳基電池的壽命提供了新思路，通過定期修復富鋰錳基正極材料的結構問題，可顯著延長電池使用壽命。」論文通訊作者、中國科學院寧波材料所研究員劉兆平說。

《自然》審稿人認為，此項成果不僅推動了電池領域的基礎科學進展，也為多種功能材料的設計提供了新的指導原則，具有重要的跨學科意義。