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》。

Lityum piller için en potansiyel katot malzemesi olan lityum açısından zengin manganez bazlı katot malzemeleri, gram başına 30 mA saatlik ultra yüksek deşarj oranı kapasitesi ile mevcut lityum pillerin enerji yoğunluğunu %0'dan fazla artırabilir ve aynı zamanda önemli maliyet avantajlarına sahiptir ve elektrikli araç menzilinin darboğazını aşmak için "yarının yıldızları" olarak kabul edilir. Bununla birlikte, bu malzemenin şarj ve deşarj sürecinde neden olduğu yapısal bozukluk, sanayileşme sürecini uzun süre kısıtlayan akü voltajının sürekli zayıflamasının inatçı "yaşlanması" hastalığına yol açar.

Bu ikilem karşısında, Ningbo Malzeme Enstitüsü ekibi, deneyde beklenmedik bir şekilde, lityum bakımından zengin manganez bazlı katot malzemesinin ısıtıldığında "büzüleceğini" ve geleneksel maddelerin "termal genleşme ve soğuk büzülme" ye tamamen zıt olan "negatif termal genleşme" özelliklerini gösterdiğini buldu. Şaşırtıcı bir şekilde, bu katot malzemesinin oksijen aktivitesini ayarlayarak, termal genleşme katsayısı esnek bir şekilde kontrol edilebilir ve pozitif, sıfır ve negatif arasında geçiş yapmasına izin verir.

Bu özelliğe dayanarak, araştırma ekibi "sıfır termal genleşme" özelliğine sahip bir katot malzemesi tasarladı. Bu yeni katot malzemesinin, sıcaklık değiştiğinde neredeyse hiç hacim değişikliği yoktur ve sıcaklık dalgalanmaları nedeniyle lityum pillerin ömrünün kısalması sorununu çözmesi ve yeni nesil yüksek enerjili lityum pil teknolojisinin geliştirilmesi için yeni olanaklar sağlaması beklenmektedir.

Araştırma ekibi ayrıca, yaşlanan lityum bakımından zengin manganez bazlı pilleri elektrokimyasal yollarla "gençleştirmek" için yeni bir yöntem geliştirdi: pilin tam şarj olmadan (örneğin, %100 şarj) sürekli olarak birkaç kez çevrilmesine izin vererek, pilin ortalama deşarj voltajı %0'a yakın bir seviyeye geri yüklenebilir ve lityum açısından zengin manganez bazlı katot malzemesinin yapısal hasarı onarılabilir. Bu bulgu, lityum açısından zengin manganez bazlı pillerin ömrünü uzatmak için yeni bir fikir sunuyor: şarj stratejisini akıllıca ayarlayarak, lityum açısından zengin manganez bazlı katot malzemelerinin yapısal sorunları düzenli olarak onarılabilir ve böylece pilin hizmet ömrü önemli ölçüde uzatılabilir.

Nature dergisinin eleştirmenleri şu yorumu yaptı: "Bu araştırma sonuçları sadece piller alanındaki temel bilimsel ilerlemeyi teşvik etmekle kalmıyor, aynı zamanda disiplinler arası önemli bir öneme sahip olan fonksiyonel malzemelerin tasarımı için yeni yol gösterici ilkeler sağlıyor." ”