Triệu 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》。

Là vật liệu cực âm tiềm năng nhất cho pin lithium, vật liệu cực âm dựa trên mangan giàu lithium có thể tăng mật độ năng lượng của pin lithium hiện có hơn 30% với công suất tỷ lệ xả cực cao 0 mA giờ mỗi gam, đồng thời có lợi thế về chi phí đáng kể, và được coi là "ngôi sao của ngày mai" để vượt qua nút thắt cổ chai của phạm vi xe điện. Tuy nhiên, sự rối loạn cấu trúc do vật liệu này gây ra trong quá trình sạc và xả dẫn đến căn bệnh cứng đầu là "lão hóa" do điện áp pin suy giảm liên tục, hạn chế quá trình công nghiệp hóa của nó trong một thời gian dài.

Trước tình thế tiến thoái lưỡng nan này, nhóm nghiên cứu của Viện Vật liệu Ninh Ba bất ngờ phát hiện ra trong thí nghiệm rằng vật liệu cực âm gốc mangan giàu lithium sẽ "co lại" khi nung nóng, cho thấy các đặc tính "giãn nở nhiệt âm" hoàn toàn trái ngược với "giãn nở nhiệt và co nguội" của các chất thông thường. Thật ngạc nhiên, bằng cách điều chỉnh hoạt động oxy của vật liệu cực âm này, hệ số giãn nở nhiệt của nó có thể được kiểm soát linh hoạt, cho phép nó chuyển đổi giữa dương, không và âm.

Dựa trên đặc tính này, nhóm nghiên cứu đã thiết kế vật liệu cực âm có "giãn nở nhiệt bằng không". Vật liệu cực âm mới này hầu như không thay đổi thể tích khi nhiệt độ thay đổi và được kỳ vọng sẽ giải quyết vấn đề rút ngắn tuổi thọ của pin lithium do dao động nhiệt độ, đồng thời cung cấp những khả năng mới cho sự phát triển của công nghệ pin lithium năng lượng cao thế hệ tiếp theo.

Nhóm nghiên cứu cũng đã phát triển một phương pháp mới để "trẻ hóa" pin gốc mangan giàu lithium cũ kỹ bằng các phương tiện điện hóa: bằng cách cho phép pin được quay vòng liên tục nhiều lần mà không cần sạc đầy (ví dụ: sạc 100%), điện áp xả trung bình của pin có thể được khôi phục xuống gần 0% và có thể sửa chữa hư hỏng cấu trúc của vật liệu cực âm dựa trên mangan giàu lithium. Phát hiện này cung cấp một ý tưởng mới để kéo dài tuổi thọ của pin mangan giàu lithium: bằng cách điều chỉnh chiến lược sạc một cách thông minh, các vấn đề cấu trúc của vật liệu cực âm dựa trên mangan giàu lithium có thể được sửa chữa thường xuyên, do đó kéo dài đáng kể tuổi thọ của pin.

Các nhà phê bình của tạp chí Nature nhận xét: "Những kết quả nghiên cứu này không chỉ thúc đẩy tiến bộ khoa học cơ bản trong lĩnh vực pin mà còn cung cấp các nguyên tắc hướng dẫn mới cho việc thiết kế vật liệu chức năng, có ý nghĩa liên ngành quan trọng." ”