Zhao Zhuqing

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》。

Como el material catódico más potencial para las baterías de litio, los materiales catódicos a base de manganeso ricos en litio pueden aumentar la densidad energética de las baterías de litio existentes en más del 30% con una capacidad de relación de descarga ultra alta de 0 mA horas por gramo y, al mismo tiempo, tienen importantes ventajas de costos y se consideran las "estrellas del mañana" para romper el cuello de botella de la gama de vehículos eléctricos. Sin embargo, el desorden estructural causado por este material en el proceso de carga y descarga conduce a la enfermedad obstinada del "envejecimiento" de la atenuación continua del voltaje de la batería, lo que restringe su proceso de industrialización durante mucho tiempo.

Frente a este dilema, el equipo del Instituto de Materiales de Ningbo descubrió inesperadamente en el experimento que el material catódico a base de manganeso rico en litio se "encogerá" cuando se calienta, mostrando las características de "expansión térmica negativa" que son completamente opuestas a la "expansión térmica y contracción en frío" de las sustancias convencionales. Sorprendentemente, al ajustar la actividad de oxígeno de este material catódico, su coeficiente de expansión térmica se puede controlar de manera flexible, lo que le permite cambiar entre positivo, cero y negativo.

Sobre la base de esta propiedad, el equipo de investigación diseñó un material catódico con "expansión térmica cero". Este nuevo material catódico casi no tiene cambio de volumen cuando cambia la temperatura, y se espera que resuelva el problema de acortar la vida útil de las baterías de litio debido a las fluctuaciones de temperatura y brinde nuevas posibilidades para el desarrollo de la tecnología de baterías de litio de alta energía de próxima generación.

El equipo de investigación también ha desarrollado un nuevo método para "rejuvenecer" las baterías envejecidas a base de manganeso ricas en litio por medios electroquímicos: al permitir que la batería se ciclle continuamente varias veces sin una carga completa (por ejemplo, 100% de carga), el voltaje de descarga promedio de la batería se puede restaurar a cerca del 0% y se puede reparar el daño estructural del material catódico a base de manganeso rico en litio. Este hallazgo proporciona una nueva idea para prolongar la vida útil de las baterías a base de manganeso ricas en litio: al ajustar de manera inteligente la estrategia de carga, los problemas estructurales de los materiales catódicos a base de manganeso ricos en litio se pueden reparar regularmente, lo que prolonga significativamente la vida útil de la batería.

Los revisores de la revista Nature comentaron: "Estos resultados de investigación no solo promueven el progreso científico básico en el campo de las baterías, sino que también proporcionan nuevos principios rectores para el diseño de materiales funcionales, lo que es de una importante importancia interdisciplinaria". ”