中经联播4月17日宁波讯 ( 张力 陈一夫 崔威汉）我国科研团队在下一代锂电池技术中取得重大突破。中国科学院宁波材料技术与工程研究所刘兆平研究员团队联合国内外合作单位，发现富锂锰基正极材料在受热时展现出反常的“负热膨胀”特性，通过加热可使老化电池电压恢复率接近100%，为开发更智能、更耐用的高比能锂电池提供了全新思路。相关研究成果4月16日发表于国际顶级期刊《自然》。
负热膨胀效应：材料“遇热收缩”打破常规
研究团队通过原位加热同步辐射X射线衍射技术，首次捕捉到富锂锰基正极材料在150℃-250℃温度区间内的反常行为——其晶胞体积不仅未随温度升高膨胀，反而出现显著收缩（负热膨胀效应）。这种原子排列的紧密化重构，使材料从无序状态“重置”为接近原始的有序结构，从而修复因长期充放电导致的电压衰减。
电压修复率达100%，能量密度飙升30%
实验表明，利用这一特性，老化富锂锰基电池的平均放电电压可恢复至接近新电池水平。该材料放电比容量高达300mAh/g，较现有正极材料提升30%以上，且成本优势显著。论文通讯作者刘兆平研究员指出：“这一发现不仅解决了富锂锰基电池长期存在的电压衰减难题，更有望推动锂电池能量密度迈入新台阶。”
结构无序→有序：电化学退火实现“动态修复”
团队创新提出“电化学退火”模型，通过调控充电策略，使电池在特定电压条件下（如4.0V临界值）发生晶格氧重构，驱动无序结构有序化。研究发现，氧活性容量贡献比与负热膨胀系数存在定量关系（α = -0.463γ + 14.4×10⁻⁶℃-¹），据此可设计零热膨胀材料，显著提升电池循环稳定性。
产业化曙光：从实验室到市场的关键一跃
富锂锰基正极材料被视为下一代锂电池的理想选择，但其电压衰减问题长期阻碍产业化进程。此次突破为这一瓶颈提供了科学解决方案。宁波材料所已联合企业成立宁波富理电池材料科技有限公司，推进材料工程化研发。刘兆平表示：“未来，电池可像汽车一样定期‘保养’，通过智能调控显著延长使用寿命。”
跨学科意义引发广泛关注
《自然》审稿人评价该研究“不仅推动电池领域基础科学进展，其原创性和普适性为功能材料设计提供新范式”。芝加哥大学孟颖教授等国际合作专家参与的研究，进一步验证了负热膨胀效应的普适性，为氧活性正极材料体系开辟了新研究方向。
随着技术逐步走向成熟，富锂锰基电池有望广泛应用于电动汽车、电动航空器等领域，显著提升设备续航能力。这一中国方案为全球锂电池技术升级提供了全新路径。
