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宁波材料所突破富锂锰基正极材料瓶颈，助力下一代锂电池发展

2025-04-24 12:33:15 来源：中国科学院宁波材料技术与工程研究所

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简介：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中取得突破性进展。富锂锰基材料放电比容量高，能量密度提升显著，但存在“老化”现象。宁波材料所发现其“负热膨胀”特性，利用该特性设计出“零热膨胀”正极材料，有效解决体积变化问题。团队还开发出电化学方法，让老化的电池“返老还童”。相关研究发表于《自然》期刊，为下一代锂电池技术发展提供了新思路，具有重要的跨学科意义。

中国科学院宁波材料技术与工程研究所在下一代锂电池高比容量富锂锰基正极材料研究领域取得重大突破。富锂锰基正极材料因其远超现有磷酸铁锂和三元材料的放电比容量，可显著提升电池能量密度，且具有成本优势，被视为下一代锂电池材料的重要发展方向。然而，其在多次充放电后会出现电压下降的“老化”现象，阻碍了商业化应用。宁波材料所的科研人员发现，富锂锰基材料在受热时会收缩，即具有“负热膨胀”特性。

利用这一特性，通过适当升温可使材料从无序状态恢复到更稳定、能量更低的有序结构，从而设计出“零热膨胀”正极材料，有效解决因温度波动导致的体积变化问题。此外，研究团队还发展了一种电化学方法，让老化的富锂锰基电池通过在不充满电条件下持续循环数次，恢复平均放电电压并修复结构损伤，实现“返老还童”。相关成果发表于《自然》期刊，为锂电池技术发展提供了新思路。

在当前全球能源转型和电动汽车快速发展的背景下，锂电池技术的突破对于推动清洁能源应用和提升电动汽车性能至关重要。宁波材料所的这一研究成果不仅在基础科学层面具有重要意义，也为未来锂电池技术的商业化应用和电动汽车的超长寿命电池开发提供了新的方向。随着先进实验技术和人工智能的结合，材料设计正朝着“按需定制”的方向发展。未来，这一技术有望让电动汽车的锂电池“返老还童”，实现超长寿命，进一步推动电动汽车行业的发展。