​​核心突破：加热正极材料，激活电池“第二春”​​

中国科学院宁波材料技术与工程研究所团队今日宣布，通过加热富锂锰基正极材料，成功修复老化电池结构，使电池电压恢复至接近初始水平，循环寿命延长近千次。这一成果于4月16日在线发表于《自然》期刊，为下一代高比能锂电池的实用化铺平道路。

富锂锰基正极材料因放电比容量高达300mAh/g（较磷酸铁锂提升30%以上），被视为突破500Wh/kg能量密度天花板的关键材料。然而，其商业化应用长期受困于“电压衰减”难题——反复充放电后，材料内部氧离子位置紊乱，导致能量以晶格畸变形式“锁死”，电池显示电量不足却无法释放。

​​技术原理：负热膨胀特性解锁结构修复​​

研究团队发现，富锂锰基材料具有独特的“负热膨胀”特性：受热时原子排列反而收紧，体积缩小。通过精准控温（约150℃），材料从无序态重置为有序态，释放“虚电”并恢复电压。

​​三大创新点​​：

​​热-电协同修复​​：利用电化学循环与热膨胀的耦合效应，将材料氧活性中心重新激活，修复晶格缺陷；

​​零热膨胀材料设计​​：通过调节氧活性，开发出温度变化下体积几乎不变的新型正极，解决热胀冷缩导致的电池膨胀问题；

​​智能修复策略​​：提出“30%电量循环修复法”，无需完全充放电即可恢复性能，大幅降低维护成本。

​​产业化前景：3年迈向市场，重塑新能源格局​​

团队已开发出原型电池，在1C倍率下循环1000次后容量保持率超90%，较传统富锂锰基电池提升5倍。预计2026年完成中试，2030年实现规模化应用，初期将优先用于电动航空器和高端电动汽车。

​​技术优势对比​​：

​​专家解读：从实验室到量产的跨越​​

“这项研究不仅解决了材料老化问题，更开创了‘材料-电化学-热力学’多学科交叉的新范式。”论文通讯作者刘兆平研究员表示，通过AI模拟与高通量实验结合，团队已筛选出20余种适配材料体系，未来可扩展至钠离子电池等领域。

《自然》审稿人评价称：“这是首次在原子尺度揭示热缩效应对电池性能的影响，为功能材料设计提供了普适性方法。”

​​产业影响：万亿级市场迎变局​​

​​电动汽车​​：续航突破800公里，充电焦虑缓解；

​​储能系统​​：循环寿命提升降低度电成本，助力电网调峰；

​​航空航天​​：轻量化高能电池满足电动飞机需求；

​​材料供应链​​：锰资源需求激增，或重塑全球锂电材料格局。

​​挑战与展望​​

尽管技术前景广阔，仍需攻克三大难关：

​​ 1、规模化制备​​：如何实现负热膨胀材料的稳定量产；

​​ 2、热管理优化​​：避免高温修复对电池其他组件造成损伤；

​​ 3、标准制定​​：建立适配新型电池的检测与安全标准。

中科院团队透露，正与宁德时代、比亚迪等企业合作开发工程化方案，计划2026年在电动重卡领域率先试装。

​​结语​​

从“挖矿”到“挖数据”，从燃油车到新能源，中国科研团队再次以基础研究突破引领产业变革。当锂电池告别“寿命焦虑”，人类离碳中和目标又近了一步。

（本文数据及技术细节引自中国科学院宁波材料所实验报告及《自然》论文）