经济日报讯（记者沈慧）近日，科学院宁波材料技术与工程研究所研究团队，在下一代锂电池富锂锰基正极材料研究方面取得了一项突破性进展锂电池 。
该研究团队发现，富锂锰基正极材料具有独特的“遇热收缩”特性，即“负热膨胀”，这与自然界中大多数物质“热胀冷缩”的性质截然不同锂电池 。这种收缩行为可以帮助老化的电池恢复电压，实现电池的“返老还童”。研究团队还提出了利用这一特性让老化电池恢复性能的创新方法，这一发现为开发更智能、更耐用的下一代锂电池提供了全新思路。
据悉，锂电池材料主要包括正极材料、负极材料、隔膜、电解液等，其中，正极材料最常用的是磷酸铁锂和三元材料锂电池 。“目前，很多电动汽车行驶四五百公里后，电池就没电了，主要原因是电池材料的比容量低。”科学院宁波材料所研究员刘兆平表示，未来，要想电动汽车续航提升至七八百公里甚至更长，发展高比容量、高电压的正极材料来提升锂电池能量密度十分关键。
在众多材料中，富锂锰基正极材料凭借优势脱颖而出锂电池 。一方面，这种新材料放电比容量高达300毫安时/克，远超目前商业化应用的磷酸铁锂和三元材料等正极材料，可直接将电池能量密度提升30%以上；另一方面，它还具有显著的成本优势。因此，富锂锰基正极材料成为公认的下一代锂电池正极材料的热门选择。
然而，理想与现实之间存在一定差距锂电池 。科学院宁波材料所副研究员邱报表示，作为一种氧活性正极材料，富锂锰基正极材料在实际使用中面临一个严重问题：经过多次充放电后，富锂锰基电池的电压会逐渐下降，出现所谓的“老化”现象，这严重阻碍了其商业化应用。
问题的症结在哪里？研究团队深入探究发现，反复充放电过程中，富锂锰基材料内部的晶体结构会遭到破坏，逐渐变得无序，就像原本整整齐齐的队伍瞬间，这种结构的变化导致富锂锰基电池使用寿命和效率大幅降低锂电池 。不过，适当升温可以消除外部应力对材料结构的影响，使材料从无序状态恢复到更稳定的有序结构。
基于此，研究团队开发出通过电化学手段让老化富锂锰基电池“返老还童”的新方法锂电池 。“该方法利用电化学和热化学驱动力的相似性，将富锂锰基正极材料从结构无序、不稳定的状态重置回接近原始的结构有序状态。”刘兆平说。
不仅如此，研究团队还提出了简单有效的修复策略：对富锂锰基电池进行低电压充电（充电20%至30%）数次，可使电池的平均放电电压恢复到接近100%，同时修复正极材料的结构损伤，显著延长电池使用寿命锂电池 。刘兆平透露，目前科研团队正在与相关企业紧密对接，全力推动科研成果走向市场。
随着先进实验技术和人工智能的结合，材料设计正朝着按需定制的方向发展锂电池 。“未来，电动汽车、电动航空器不仅具备更长的续航能力，锂电池还可以实现超长寿命，为新能源领域发展带来新变革。”刘兆平说。