电池也能“返老还童”？我国科学家首次发现这种材料“遇热收缩”

自然界中大多数物质“热胀冷缩”，但也有一些物质“热缩冷胀”，比如冬天水管中的水如果结冰，体积增大，可能导致水管破裂。

近日，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研究团队首次发现，富锂锰基正极材料（简称富锂材料）受热时会收缩。他们利用这一特性，实现了老化电池的“返老还童”，为开发更耐用的锂电池提供了全新思路。这一创新成果于北京时间4月16日晚在线发表于国际学术期刊《自然》。

【一个不经意的发现】

当下，电动汽车、低空经济的发展迫切需求长续航动力电池。富锂材料可直接将电池能量密度提升30%以上，远超目前商业化应用的磷酸铁锂和三元材料，与此同时该材料还具有显著成本优势，因此被公认为突破动力电池比能量（单位质量或体积所输出的电能）极限的关键材料之一。

不过，富锂材料经过多次充放电后，内部晶体结构会逐渐从有序转变成无序，导致电池的电压降低，也就是我们常说的电池“老化”。这使得富锂锰基电池目前难以获得实际应用。

“我们发现了一个有趣现象，富锂材料在受热时会收缩。”论文共同通讯作者、中国科学院宁波材料所研究员刘兆平说，他们利用上海同步辐射光源，清晰看到了这种材料在加热后的结构变化。

论文共同第一作者、中国科学院宁波材料所副研究员邱报，近来被问得最多一个问题，就是这一“热缩”现象究竟是偶然观测到的还是理论预测的结果？他坦言，“这是一个不经意的发现，但偶然中有必然，是建立在我们无数次实验基础之上的。”

正如研究团队提出的富锂锰基电池“返老还童”修复策略，也是偶然中有必然。在一次次实验中，他们发现在不充满电（如30%的电量）条件下持续循环数次后，富锂材料的结构也可同时从无序“重置”为有序，进而使老化电池的电压恢复到接近100%。

【预计2027年初步商业化】

随着人工智能的跃进，材料设计正朝着“按需定制”的方向发展。对于这一可显著延长富锂锰基电池寿命的“返老还童术”，《自然》期刊审稿人评价：不仅推动了电池领域的基础科学进展，其原创性和普适性也为功能材料的设计提供了新的指导原则，具有重要的跨学科意义。

从2001年富锂材料被发现已有24年，国际上预计到2027年富锂锰基电池可初步实现商业化，2030年实现规模化应用。

“我们正在积极推进这一技术的验证和使用，从去年开始已经在对接下游企业。”刘兆平说。

原标题：《电池也能“返老还童”？我国科学家首次发现这种材料“遇热收缩”》

题图来源：科研人员进行富锂材料的电化学性能测试。受访者提供

来源：作者：解放日报 黄海华