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》。
Essendo il materiale catodico più potenziale per le batterie al litio, i materiali catodici a base di manganese ricchi di litio possono aumentare la densità energetica delle batterie al litio esistenti di oltre lo 30% con una capacità del rapporto di scarica ultra elevato di 0 mA ora per grammo e, allo stesso tempo, hanno significativi vantaggi in termini di costi e sono considerati le "stelle di domani" per superare il collo di bottiglia della gamma dei veicoli elettrici. Tuttavia, il disordine strutturale causato da questo materiale nel processo di carica e scarica porta alla malattia ostinata dell'"invecchiamento" della continua attenuazione della tensione della batteria, che ne limita a lungo il processo di industrializzazione.
Di fronte a questo dilemma, il team dell'Istituto dei Materiali di Ningbo ha inaspettatamente scoperto nell'esperimento che il materiale catodico a base di manganese ricco di litio si "restringe" quando riscaldato, mostrando le caratteristiche di "espansione termica negativa" che sono completamente opposte alla "dilatazione termica e contrazione a freddo" delle sostanze convenzionali. Sorprendentemente, regolando l'attività dell'ossigeno di questo materiale catodico, il suo coefficiente di dilatazione termica può essere controllato in modo flessibile, consentendogli di passare da positivo, zero e negativo.
Sulla base di questa proprietà, il team di ricerca ha progettato un materiale catodico con "espansione termica zero". Questo nuovo materiale catodico non ha quasi nessuna variazione di volume quando la temperatura cambia e dovrebbe risolvere il problema dell'accorciamento della durata delle batterie al litio a causa delle fluttuazioni di temperatura e fornire nuove possibilità per lo sviluppo della tecnologia delle batterie al litio ad alta energia di prossima generazione.
Il team di ricerca ha anche sviluppato un nuovo metodo per "ringiovanire" le vecchie batterie a base di manganese ricche di litio con mezzi elettrochimici: consentendo alla batteria di essere continuamente riciclata più volte senza una carica completa (ad esempio, 100% di carica), la tensione di scarica media della batteria può essere ripristinata a quasi lo 0% e il danno strutturale del materiale catodico a base di manganese ricco di litio può essere riparato. Questa scoperta fornisce una nuova idea per prolungare la durata delle batterie a base di manganese ricche di litio: regolando in modo intelligente la strategia di ricarica, i problemi strutturali dei materiali catodici a base di manganese ricchi di litio possono essere riparati regolarmente, prolungando così in modo significativo la durata della batteria.
I revisori della rivista Nature hanno commentato: "Questi risultati della ricerca non solo promuovono il progresso scientifico di base nel campo delle batterie, ma forniscono anche nuovi principi guida per la progettazione di materiali funzionali, che è di importante importanza interdisciplinare". ”