??核心突破：加熱正極材料，激活電池“第二春”??

中國科學院寧波材料技術(shù)與工程研究所團隊今日宣布，通過加熱富鋰錳基正極材料，成功修復老化電池結(jié)構(gòu)，使電池電壓恢復至接近初始水平，循環(huán)壽命延長近千次。這一成果于4月16日在線發(fā)表于《自然》期刊，為下一代高比能鋰電池的實用化鋪平道路。

富鋰錳基正極材料因放電比容量高達300mAh/g（較磷酸鐵鋰提升30%以上），被視為突破500Wh/kg能量密度天花板的關(guān)鍵材料。然而，其商業(yè)化應用長期受困于“電壓衰減”難題——反復充放電后，材料內(nèi)部氧離子位置紊亂，導致能量以晶格畸變形式“鎖死”，電池顯示電量不足卻無法釋放。

??技術(shù)原理：負熱膨脹特性解鎖結(jié)構(gòu)修復??

研究團隊發(fā)現(xiàn)，富鋰錳基材料具有獨特的“負熱膨脹”特性：受熱時原子排列反而收緊，體積縮小。通過精準控溫（約150℃），材料從無序態(tài)重置為有序態(tài)，釋放“虛電”并恢復電壓。

??三大創(chuàng)新點??：

??熱-電協(xié)同修復??：利用電化學循環(huán)與熱膨脹的耦合效應，將材料氧活性中心重新激活，修復晶格缺陷；

??零熱膨脹材料設(shè)計??：通過調(diào)節(jié)氧活性，開發(fā)出溫度變化下體積幾乎不變的新型正極，解決熱脹冷縮導致的電池膨脹問題；

??智能修復策略??：提出“30%電量循環(huán)修復法”，無需完全充放電即可恢復性能，大幅降低維護成本。

??產(chǎn)業(yè)化前景：3年邁向市場，重塑新能源格局??

團隊已開發(fā)出原型電池，在1C倍率下循環(huán)1000次后容量保持率超90%，較傳統(tǒng)富鋰錳基電池提升5倍。預計2026年完成中試，2030年實現(xiàn)規(guī)模化應用，初期將優(yōu)先用于電動航空器和高端電動汽車。

??技術(shù)優(yōu)勢對比??：

??專家解讀：從實驗室到量產(chǎn)的跨越??

“這項研究不僅解決了材料老化問題，更開創(chuàng)了‘材料-電化學-熱力學’多學科交叉的新范式。”論文通訊作者劉兆平研究員表示，通過AI模擬與高通量實驗結(jié)合，團隊已篩選出20余種適配材料體系，未來可擴展至鈉離子電池等領(lǐng)域。

《自然》審稿人評價稱：“這是首次在原子尺度揭示熱縮效應對電池性能的影響，為功能材料設(shè)計提供了普適性方法。”

??產(chǎn)業(yè)影響：萬億級市場迎變局??

??電動汽車??：續(xù)航突破800公里，充電焦慮緩解；

??儲能系統(tǒng)??：循環(huán)壽命提升降低度電成本，助力電網(wǎng)調(diào)峰；

??航空航天??：輕量化高能電池滿足電動飛機需求；

??材料供應鏈??：錳資源需求激增，或重塑全球鋰電材料格局。

??挑戰(zhàn)與展望??

盡管技術(shù)前景廣闊，仍需攻克三大難關(guān)：

?? 1、規(guī)?；苽??：如何實現(xiàn)負熱膨脹材料的穩(wěn)定量產(chǎn)；

?? 2、熱管理優(yōu)化??：避免高溫修復對電池其他組件造成損傷；

?? 3、標準制定??：建立適配新型電池的檢測與安全標準。

中科院團隊透露，正與寧德時代、比亞迪等企業(yè)合作開發(fā)工程化方案，計劃2026年在電動重卡領(lǐng)域率先試裝。

??結(jié)語??

從“挖礦”到“挖數(shù)據(jù)”，從燃油車到新能源，中國科研團隊再次以基礎(chǔ)研究突破引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)變革。當鋰電池告別“壽命焦慮”，人類離碳中和目標又近了一步。

（本文數(shù)據(jù)及技術(shù)細節(jié)引自中國科學院寧波材料所實驗報告及《自然》論文）