反常识！这种材料加热反而缩小，可助力锂电池“返老还童”？

科普中国 · 公众号 · 科学 · 2025-06-18 18:30

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正极的容量可达 300 mAh /g ，大概是磷酸铁锂正极容量的 1.7 倍，是下一代高能量密度锂电正极的重要候选之一。

尽管富锂锰基材料通过阴离子氧化还原突破了传统正极材料的容量极限，但其复杂的多相反应机制（阴 / 阳离子氧化还原、过渡金属迁移、表面重构等）也带来了对其寿命的挑战。在反复充放电过程中，富锂锰基材料的内部结构会从有序变为无序，导致储存的能量无法完全释放，缩短了使用寿命，放电电压也随之下降。

负热膨胀，

使富锂锰基材料“性能依旧”

近日，中国科学家在研究过程中发现富锂锰基材料具有受热收缩的特性，并且有助于电池性能的恢复，相关成果发表在《自然》期刊。

研究人员对六种具有不同结构的正极材料进行了系统性的研究，发现所有的材料在电化学循环前，都表现出正热膨胀（即随着温度的升高，晶格参数变大，晶格膨胀）。而对其进行电化学循环后，具有阳离子氧化还原中心的材料（磷酸铁锂等）在整个温度范围内仍然表现出正热膨胀（ PTE ），而具有阴离子氧化还原中心的材料（锂钌氧化物等）则在特定温度范围内表现出负热膨胀（ NTE ）。