تشاو تشوتشينغ

人民網北京4月18日電(記者趙竹青)在電動汽車續航焦慮日益凸顯的今天，中國科學院寧波材料技術與工程研究所動力鋰電池工程實驗室傳來振奮人心的消息：科研團隊在國際上首次揭示了富鋰錳基正極材料的“負熱膨脹”特性，開創性地提出讓老化電池“返老還童”的創新方法。成果於日期：4月16日發表於國際頂級學術期刊《自然》。

باعتبارها أكثر مواد الكاثود المحتملة لبطاريات الليثيوم ، يمكن لمواد الكاثود القائمة على المنغنيز الغنية بالليثيوم أن تزيد من كثافة الطاقة لبطاريات الليثيوم الحالية بأكثر من 30٪ مع قدرة نسبة تفريغ عالية للغاية تبلغ 0 مللي أمبير / ساعة لكل جرام ، وفي نفس الوقت لها مزايا تكلفة كبيرة ، وتعتبر "نجوم الغد" لاختراق عنق الزجاجة في نطاق السيارات الكهربائية. ومع ذلك ، فإن الاضطراب الهيكلي الذي تسببه هذه المادة في عملية الشحن والتفريغ يؤدي إلى مرض عنيد "الشيخوخة" للتوهين المستمر لجهد البطارية ، مما يقيد عملية التصنيع لفترة طويلة.

في مواجهة هذه المعضلة ، وجد فريق معهد نينغبو للمواد بشكل غير متوقع في التجربة أن مادة الكاثود الغنية بالمنغنيز الغنية بالليثيوم سوف "تتقلص" عند تسخينها ، مما يدل على خصائص "التمدد الحراري السلبي" التي تتعارض تماما مع "التمدد الحراري والانكماش البارد" للمواد التقليدية. بشكل مثير للدهشة ، من خلال ضبط نشاط الأكسجين لمادة الكاثود هذه ، يمكن التحكم في معامل التمدد الحراري بمرونة ، مما يسمح لها بالتبديل بين الموجب والصفر والسالب.

بناء على هذه الخاصية ، صمم فريق البحث مادة كاثود مع "تمدد حراري صفر". لا يوجد أي تغيير في حجم مادة الكاثود الجديدة هذه تقريبا عندما تتغير درجة الحرارة ، ومن المتوقع أن تحل مشكلة تقصير عمر بطاريات الليثيوم بسبب تقلبات درجات الحرارة ، وتوفر إمكانيات جديدة لتطوير الجيل التالي من تقنية بطاريات الليثيوم عالية الطاقة.

طور فريق البحث أيضا طريقة جديدة "لتجديد شباب" البطاريات القديمة القائمة على المنغنيز الغنية بالليثيوم بالوسائل الكهروكيميائية: من خلال السماح للبطارية بإعادة تدويرها بشكل مستمر عدة مرات دون شحن كامل (على سبيل المثال ، شحن 100٪) ، يمكن استعادة متوسط جهد تفريغ البطارية إلى ما يقرب من 0٪ ، ويمكن إصلاح الضرر الهيكلي لمادة الكاثود الغنية بالليثيوم القائمة على المنغنيز. توفر هذه النتيجة فكرة جديدة لإطالة عمر البطاريات القائمة على المنغنيز الغنية بالليثيوم: من خلال ضبط استراتيجية الشحن بذكاء ، يمكن إصلاح المشكلات الهيكلية لمواد الكاثود القائمة على المنغنيز الغنية بالليثيوم بانتظام ، وبالتالي إطالة عمر خدمة البطارية بشكل كبير.

مراجعو مجلة Nature قائلا: "لا تعزز نتائج البحث هذه التقدم العلمي الأساسي في مجال البطاريات فحسب ، بل توفر أيضا مبادئ توجيهية جديدة لتصميم المواد الوظيفية ، والتي لها أهمية مهمة متعددة التخصصات". ”