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人民网北京4月18日电(记者赵竹青)在电动汽车续航焦虑日益凸显的今天，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传来振奋人心的消息：科研团队在国际上首次揭示了富锂锰基正极材料的“负热膨胀”特性，开创性地提出让老化电池“返老还童”的创新方法。成果于北京时间4月16日发表于国际顶级学术期刊《自然》。
作为当前最具潜力的锂电池正极材料，富锂锰基正极材料凭借300毫安时每克的超高放电比容量，可将现有锂电池能量密度提升30%以上，同时兼具显著成本优势，被视为突破电动汽车续航瓶颈的“明日之星”。然而，这种材料在充放电过程中产生的结构无序化问题，导致电池电压持续衰减的“老化”顽疾，长期制约其产业化进程。
面对这一困局，宁波材料所团队在实验中意外发现：富锂锰基正极材料在受热时竟会“收缩”，呈现出与常规物质“热胀冷缩”完全相反的“负热膨胀”特性。令人惊奇的是，通过调节该正极材料的氧活性，可以灵活控制其热膨胀系数，使其在正、零、负之间切换。
基于这一特性，研究团队设计出了一种“零热膨胀”正极材料。这种新型正极材料在温度变化时几乎不会发生体积变化，有望解决因温度波动导致的锂电池寿命缩短等问题，为下一代高比能锂电池技术的发展提供了新的可能性。
研究团队还发展了一种新方法，可以通过电化学手段让老化的富锂锰基电池“返老还童”：通过让电池在不充满电(如30%的电量)条件下持续循环数次后，可以使电池的平均放电电压恢复到接近100%，同时修复富锂锰基正极材料的结构损伤。这一发现为延长富锂锰基电池的寿命提供了新思路：通过智能调控充电策略，可定期修复富锂锰基正极材料的结构问题，进而显著延长电池的使用寿命。
《自然》期刊审稿人评价称：“这些研究成果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。”
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