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》。
Sebagai bahan katoda paling potensial untuk baterai lithium, bahan katoda berbasis mangan yang kaya lithium dapat meningkatkan kepadatan energi baterai lithium yang ada lebih dari 30% dengan kapasitas rasio debit ultra-tinggi 0 mA jam per gram, dan pada saat yang sama memiliki keunggulan biaya yang signifikan, dan dianggap sebagai "bintang masa depan" untuk menembus kemacetan jangkauan kendaraan listrik. Namun, gangguan struktural yang disebabkan oleh bahan ini dalam proses pengisian dan pemakaian menyebabkan penyakit membandel "penuaan" redaman tegangan baterai yang terus menerus, yang membatasi proses industrialisasinya untuk waktu yang lama.
Dalam menghadapi dilema ini, tim Institut Bahan Ningbo secara tak terduga menemukan dalam percobaan bahwa bahan katoda berbasis mangan yang kaya lithium akan "menyusut" saat dipanaskan, menunjukkan karakteristik "ekspansi termal negatif" yang benar-benar berlawanan dengan "ekspansi termal dan kontraksi dingin" zat konvensional. Hebatnya, dengan menyesuaikan aktivitas oksigen bahan katoda ini, koefisien ekspansi termalnya dapat dikontrol secara fleksibel, memungkinkannya beralih antara positif, nol, dan negatif.
Berdasarkan properti ini, tim peneliti merancang bahan katoda dengan "ekspansi termal nol". Bahan katoda baru ini hampir tidak memiliki perubahan volume ketika suhu berubah, dan diharapkan dapat memecahkan masalah memperpendek masa pakai baterai lithium karena fluktuasi suhu, dan memberikan kemungkinan baru untuk pengembangan teknologi baterai lithium berenergi tinggi generasi berikutnya.
Tim peneliti juga telah mengembangkan metode baru untuk "meremajakan" baterai berbasis mangan kaya lithium yang menua dengan cara elektrokimia: dengan membiarkan baterai terus diputar beberapa kali tanpa muatan penuh (misalnya, pengisian daya 100%), tegangan pelepasan rata-rata baterai dapat dipulihkan menjadi mendekati 0%, dan kerusakan struktural dari bahan katoda berbasis mangan kaya lithium dapat diperbaiki. Temuan ini memberikan ide baru untuk memperpanjang umur baterai berbasis mangan kaya lithium: dengan menyesuaikan strategi pengisian daya secara cerdas, masalah struktural bahan katoda berbasis mangan kaya lithium dapat diperbaiki secara teratur, sehingga secara signifikan memperpanjang masa pakai baterai.
Para pengulas jurnal Nature berkomentar: "Hasil penelitian ini tidak hanya mempromosikan kemajuan ilmiah dasar di bidang baterai, tetapi juga memberikan prinsip-prinsip panduan baru untuk desain bahan fungsional, yang merupakan signifikansi interdisipliner yang penting." ”