中国科学院宁波材料技术与工程研究所（宁波材料所）科研人员与美国芝加哥大学等科研同行合作，首次发现富锂锰基正极材料的“热缩”特性，并巧妙利用这一特性帮助富锂锰基正极材料实现“返老还童”，让老化的电池恢复电压。相关研究成果论文以“电池材料的氧活性与负热膨胀性”为题，于北京时间4月16日夜间发表于国际学术期刊《自然》（Nature）。

　　与目前已经商业化应用的磷酸铁锂和三元材料等正极材料相比，富锂锰基正极材料更加“电力十足”，放电比容量达300毫安时每克，可以将电池能量密度提升30%以上。但在反覆充放电过程中，富锂锰基材料内部的晶体结构逐渐变得无序，导致电池电压逐渐下降，出现老化现象。故该材料目前还难以替代现有的商业化电池材料。

　　上述团队成员实验过程中，全球首次发现了富锂锰基材料的特殊性质——受热收缩。这意味着，通过适当加热，材料在收缩过程中可以让原子排列得更紧密，实现晶体重新整齐列队，电池电压也能快速恢复。通过调节正极材料的氧活性，可以灵活控制其热膨胀系数，使其在正、零、负之间切换。

　　基于新发现，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体积变化，进而影响锂电池寿命的问题，为下一代高比能锂电池技术的发展提供了新的可能性。

　　此外，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”。即让富锂锰基电池在不充满电条件下持续循环数次，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。

　　《自然》审稿人表示，该研究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。