تشاو تشوتشينغ

人民网北京4月18日电(记者赵竹青)在电动汽车续航焦虑日益凸显的今天，中国科学院宁波材料技术与工程研究所动力锂电池工程实验室传来振奋人心的消息：科研团队在国际上首次揭示了富锂锰基正极材料的“负热膨胀”特性，开创性地提出让老化电池“返老还童”的创新方法。成果于北京时间4月16日发表于国际顶级学术期刊《自然》。

باعتبارها أكثر مواد الكاثود المحتملة لبطاريات الليثيوم ، يمكن لمواد الكاثود القائمة على المنغنيز الغنية بالليثيوم أن تزيد من كثافة الطاقة لبطاريات الليثيوم الحالية بأكثر من 30٪ مع قدرة نسبة تفريغ عالية للغاية تبلغ 0 مللي أمبير / ساعة لكل جرام ، وفي نفس الوقت لها مزايا تكلفة كبيرة ، وتعتبر "نجوم الغد" لاختراق عنق الزجاجة في نطاق السيارات الكهربائية. ومع ذلك ، فإن الاضطراب الهيكلي الذي تسببه هذه المادة في عملية الشحن والتفريغ يؤدي إلى مرض عنيد "الشيخوخة" للتوهين المستمر لجهد البطارية ، مما يقيد عملية التصنيع لفترة طويلة.

في مواجهة هذه المعضلة ، وجد فريق معهد نينغبو للمواد بشكل غير متوقع في التجربة أن مادة الكاثود الغنية بالمنغنيز الغنية بالليثيوم سوف "تتقلص" عند تسخينها ، مما يدل على خصائص "التمدد الحراري السلبي" التي تتعارض تماما مع "التمدد الحراري والانكماش البارد" للمواد التقليدية. بشكل مثير للدهشة ، من خلال ضبط نشاط الأكسجين لمادة الكاثود هذه ، يمكن التحكم في معامل التمدد الحراري بمرونة ، مما يسمح لها بالتبديل بين الموجب والصفر والسالب.

بناء على هذه الخاصية ، صمم فريق البحث مادة كاثود مع "تمدد حراري صفر". لا يوجد أي تغيير في حجم مادة الكاثود الجديدة هذه تقريبا عندما تتغير درجة الحرارة ، ومن المتوقع أن تحل مشكلة تقصير عمر بطاريات الليثيوم بسبب تقلبات درجات الحرارة ، وتوفر إمكانيات جديدة لتطوير الجيل التالي من تقنية بطاريات الليثيوم عالية الطاقة.

طور فريق البحث أيضا طريقة جديدة "لتجديد شباب" البطاريات القديمة القائمة على المنغنيز الغنية بالليثيوم بالوسائل الكهروكيميائية: من خلال السماح للبطارية بإعادة تدويرها بشكل مستمر عدة مرات دون شحن كامل (على سبيل المثال ، شحن 100٪) ، يمكن استعادة متوسط جهد تفريغ البطارية إلى ما يقرب من 0٪ ، ويمكن إصلاح الضرر الهيكلي لمادة الكاثود الغنية بالليثيوم القائمة على المنغنيز. توفر هذه النتيجة فكرة جديدة لإطالة عمر البطاريات القائمة على المنغنيز الغنية بالليثيوم: من خلال ضبط استراتيجية الشحن بذكاء ، يمكن إصلاح المشكلات الهيكلية لمواد الكاثود القائمة على المنغنيز الغنية بالليثيوم بانتظام ، وبالتالي إطالة عمر خدمة البطارية بشكل كبير.

مراجعو مجلة Nature قائلا: "لا تعزز نتائج البحث هذه التقدم العلمي الأساسي في مجال البطاريات فحسب ، بل توفر أيضا مبادئ توجيهية جديدة لتصميم المواد الوظيفية ، والتي لها أهمية مهمة متعددة التخصصات". ”