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锂电池竟能“返老还童”,中科院重大突破来袭

 小呆看世界

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北京时间4月16日23:00,中科院宁波材料所刘兆平、邱报等研究人员在国际期刊Nature发表重磅论文。他们发现高容量富锂锰基正极材料受热时晶格收缩,这一“遇热收缩”现象可帮老化锂电池恢复电压,实现“返老还童”。

发展高比能锂电池对提升电动汽车等续航至关重要,富锂锰基正极材料因阴离子氧化还原有额外容量,放电比容量高、成本低,被视作下一代锂电池正极理想选择。但它在实际应用中因氧活性不对称,存在电压降问题,影响长期稳定性。

研究团队借助原位加热同步辐射X射线衍射表征技术,首次捕捉到富锂锰基正极材料高温下的反常收缩,即150℃ - 250℃温域内晶胞体积不胀反缩,呈现负热膨胀效应,打破经典热膨胀理论。团队进一步揭示氧框架结构无序可逆转变机制,建立可逆氧活性容量贡献比与负热膨胀系数定量关系,成功制备热膨胀系数近零的新材料。

此外,团队构建“电化学退火”模型,实现亚稳态材料动态调控,发现富锂锰基正极材料在4.0V临界电压下有电压记忆效应,可修复结构问题延长电池寿命,为电池技术发展开辟新方向 。

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