記者17日從中國科學(xué)院獲悉，我國科研團隊發(fā)現(xiàn)，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(fù)電壓，讓電池“返老還童”。這一發(fā)現(xiàn)為開發(fā)更智能、更耐用的下一代鋰電池提供了全新思路。
此項研究由中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所團隊完成，相關(guān)成果論文已在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》在線發(fā)表。
“要更大限度提高電動汽車、電動航空器等的續(xù)航里程，就需要進一步提升鋰電池的能量密度。其中，發(fā)展下一代鋰電池正極材料是關(guān)鍵。”論文第一作者、中國科學(xué)院寧波材料所副研究員邱報說。
據(jù)介紹，富鋰錳基正極材料的放電比容量遠(yuǎn)超目前商業(yè)化應(yīng)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(fā)下一代鋰電池正極材料的主攻方向。但富鋰錳基電池在經(jīng)過多次充放電后，電壓會逐漸下降，出現(xiàn)“老化”現(xiàn)象，這一問題嚴(yán)重制約了富鋰錳基電池的實際應(yīng)用。如何讓富鋰錳基電池長期穩(wěn)定工作，是目前亟待解決的難題。
此項研究中，團隊發(fā)現(xiàn)，對富鋰錳基正極材料進行適當(dāng)升溫，材料的原子排列會變得更緊密，體積縮小。在此基礎(chǔ)上，團隊發(fā)展了一種新方法，即利用電化學(xué)手段將富鋰錳基正極材料從結(jié)構(gòu)無序、不穩(wěn)定的狀態(tài)，“重置”回接近原始的結(jié)構(gòu)有序狀態(tài)，從而讓老化的富鋰錳基電池“返老還童”。
“這一發(fā)現(xiàn)為延長富鋰錳基電池的壽命提供了新思路，通過定期修復(fù)富鋰錳基正極材料的結(jié)構(gòu)問題，可顯著延長電池使用壽命?！闭撐耐ㄓ嵶髡?、中國科學(xué)院寧波材料所研究員劉兆平說。
《自然》審稿人認(rèn)為，此項成果不僅推動了電池領(lǐng)域的基礎(chǔ)科學(xué)進展，也為多種功能材料的設(shè)計提供了新的指導(dǎo)原則，具有重要的跨學(xué)科意義。
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