Введение: Команда китайских ученых совершила прорыв в исследовании литиевых батарей: используя свойство «термического сжатия» катодных материалов, богатых литием и марганцем, они успешно восстановили характеристики состаренных батарей. Эта технология предлагает новые идеи для разработки более долговечных и интеллектуальных литиевых батарей следующего поколения.
Основное открытие
Исследователи из Нинбоского института технологий и инженерии материалов Китайской академии наук обнаружили, что катодные материалы, богатые литием и марганцем, подвергаются структурному сжатию при нагревании. Это свойство устраняет внутренние напряжения, накапливающиеся в процессе старения материала, восстанавливая напряжение батареи до исходного состояния. Это открытие решает проблему ухудшения характеристик, вызванную разупорядоченной кристаллической структурой кислородно-активных материалов после длительного использования.
Технические преимущества
Восстановление структуры: Во время термического сжатия происходит переупорядочение атомных структур, устранение искажений решетки, вызванных старением, и восстановление эффективности выделения энергии.Повышенная плотность энергии: Материалы на основе лития и марганца достигают разрядной емкости 300 мАч/г, превосходя существующие литий-железо-фосфатные и тройные материалы, что потенциально увеличивает плотность энергии батареи на 30%.
Преимущество по стоимости: Стоимость сырья ниже, чем у тройных материалов, и сопоставима с литий-железо-фосфатными батареями.
Перспективы применения
Эта технология может быть напрямую применена в сценариях с высокими требованиями к дальности, таких как электромобили и электрические самолеты. Прогнозируется, что она удвоит срок службы цикла зарядки-разрядки батареи, решая проблему «беспокойства о запасе хода» существующих литиевых батарей.
Это достижение было опубликовано в журнале Nature 16 апреля 2025 года, что знаменует собой значительный прорыв в исследованиях и разработках Китаем литиевых батарей с высокой плотностью энергии.