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IT 之家 4 月 17 日音讯，中国科学院宁波材料工夫与工程辩论所能源锂电板工程实验室刘兆平辩论员、邱报副辩论员等东说念主 4 月 16 日晚在国外学术期刊 Nature 上在线发表了题为" Negative-thermal expansion and oxygen-redox electrochemistry "的辩论论文。

他们发现高容量富锂锰基正极材料在受热时出现晶格磨叽的反常形态，而这种"遇热磨叽"活动不错匡助老化的锂电板复原电压，让锂电板"永生不老"。这一发现为开采更智能、更耐用的下一代高比能锂电板提供了全新的念念路，有望篡改未回电板的想象和使用姿色。

▲ 阴 / 阳离子活性中心与材料热扩张性的关系表示图

▲ 富锂正极材料的氧活性与负热扩张性

▲ 富锂锰基正极材料中氧活性与负热扩张通盘之间的定量关系图

要提高电动汽车、电动航空器等的续航里程，发展高比能锂电板工夫是要道。富锂锰基正极材料因其阴离子（氧）氧化还原的非凡容量，放电比容量高达 300mAh / g，远超现存正极材料，可普及电板能量密度 30% 以上，且老本上风显贵，被视为下一代锂电板正极材料的盼望候选。

然而，富锂锰基正极材料在执行哄骗中存在电压降，影响其长期相识性。这一问题的根源在于其在充放电进程中氧活性呈现显贵分手称性，也等于充电时的高能量输入与放电时的愚顽量开释，导致晶格储能抓续蕴蓄。这种能量失衡初始材料发生不成逆结构转动，其本色源于氧活性与晶格相识性的动态均衡失稳。当氧响应活性冲破晶格承载阈值时，正反馈机制加快结构毁伤，激发电压衰减和容量衰败。因此，若何让高能量密度锂电板收尾长期相识责任，已成为下一代锂电板工夫鸿沟亟需处理的难题。

辩论团队通过原位加热同步发射 X 射线衍射（SXRD）表征工夫，初次捕捉到富锂锰基正极材料在高温下的反常磨叽活动，并证据了这种形态在其它氧活性正极材料中的普适性。这一反常形态有悖于传统固体材料多数解雇的"热胀冷缩"限定，具体发扬为：在 150 ℃ -250 ℃温域内，富锂锰基正极材料晶胞体积不仅未随温度升高扩张，反而发扬出反常磨叽的负热扩张（NTE）效应。

这一发现冲破了经典热扩张表面的阐发框架，揭示了结构无序性对材料热力学活动的格外调控机制，为新式功能材料想象提供了全新场所。这一形态初次将结构无序性与晶格热力学活动平直关联，为一语气氧活性正极材料体系的复杂储能机制提供了新视角。

为阐发 NTE 效应的物理化学本色，辩论团队聚合充放电测试与热力学蓄意，揭示了氧框架结构无序的可逆转动机制：在加热条款下，可收尾亚稳态材料中的结构无序向动态有序转动，而这一进程平直导致晶胞参数的反常磨叽。基于此，团队成就了可逆氧活性容量孝敬比 γ 与负热扩张通盘 α 的定量关系：α = -0.463γ + 14.4×10-6 ℃ -1。根据该定量关系，通过化学构成调控富锂锰基正极材料中氧活性容量孝敬，辩论团队得手制备出热扩张通盘接近于零的新式材料，收尾了从形态不雅测到定量想象的朝上。

这一辩论在设施论层面赢得两方面冲破：

一是发展了基于热激活能源学的结构无序度动态表征工夫，克服了传统静态结构分析对亚稳态体系表征的局限性；二是提倡"结构无序度 - 功能特质"逆向设策略略，通过调控氧活性收尾了材料热扩张活动的定向优化。

这种以无序调控有序的想象念念想，不仅为开采零热扩张电极材料提供了新旅途，更创举了基于动态结构演化的功能材料辩论范式。

此外，辩论团队还构建了基于非均衡态热力学的"电化学退火"模子，初次在电化学体系中收尾了亚稳态材料的动态调控。

要道实考凭据标明，在 4.0 V 临界电压条款下，富锂锰基正极材料展现出私有的电压驰念效应，其晶格氧重构活化能显贵裁汰，初始结构无序发生有序重组，收尾近 100% 的电压建设。

这一系列发现为延迟富锂锰基电板寿命提供了新的处理念念路：通过智能调控充电策略九游会j9体育(中国)官方网站，可按期建设富锂锰基正极材料的结构问题，从而显贵延迟电板的使用寿命。该辩论不仅深刻了对材料热力学活动的一语气，也为新式功能材料的想象和电板性能优化提供了坚苦的表面指令。