铝箔负极添加微量锰　东北大学与UACJ兼顾锂电池容量与循环寿命

东北大学金属材料研究所与UACJ等组成的研究团队宣布，通过在锂离子二次电池用铝箔负极中添加微量锰（Mn），成功改善了铝箔负极长期存在的容量与循环寿命之间的矛盾。

研究团队通过新的合金设计，使电池运行过程中能够在电极内部自发形成大量“锂的通道”，在抑制电极结构劣化的同时，使锂能够更顺畅地在铝箔内部迁移，从而提高可利用容量并延长循环寿命。这一成果有望推动无需复杂涂布工序、仅使用“一张铝箔”即可发挥作用的新型负极实现应用，并进一步降低锂电池制造成本和环境负荷。

“一张铝箔”同时承担负极材料与集流体功能

随着电动汽车等市场扩大，对高容量、低成本锂离子二次电池的需求持续增加。铝箔负极因此被视为下一代负极技术之一。目前主流石墨负极通常需要将活性材料、粘结剂等涂布在铜箔集流体上，电极制造需要经过多道加工工序。相比之下，铝箔本身既可以储存锂，同时又能够发挥集流体作用，因此理论上可以使用“一张铝箔”直接构成负极，有望简化电极结构和制造工艺。不过，铝在充放电过程中会伴随明显的体积变化。过去如果优先抑制电极结构劣化、提高循环寿命，就容易出现锂残留在电极内部的问题，从而降低实际可利用容量，容量与寿命之间长期存在权衡关系。

添加微量锰改变锂在铝箔内部的移动方式

为解决这一问题，研究团队将重点放在与锂亲和性较低的锰上，通过使微量锰均匀固溶在铝基体中，开发了新的铝合金负极。分散在铝内部的锰，在充电过程中会对锂的移动产生局部抑制作用。这种作用使电极内部的反应组织在充电过程中自发细化，并形成由大量晶界组成的网络结构。

这些晶界网络相当于锂在电极内部移动的“通道”，能够促进锂在铝箔深部更加顺畅地迁移。研究团队由此实现了更加理想的脱锂过程，同时大幅减少锂残留，使铝箔负极在保持较高可利用容量的同时，提高循环稳定性。

自发形成“锂的通道”

此次研究的重要发现之一，是这些锂迁移通道并不需要预先加工，而是在电池充放电反应过程中由电极组织自行形成。通过微量锰控制反应组织，可以在维持较为致密的电极结构的同时，使锂能够深入电极内部并顺利脱出，从而同时改善容量和寿命。

有望简化锂电池负极制造工艺

传统锂离子电池负极通常需要进行浆料制备、涂布、干燥等多道工序，而铝箔负极如果能够实现实用化，有望省去复杂的活性材料涂布过程。东北大学表示，此次研究为仅通过“一张铝箔”构成极其简单的下一代电池负极开辟了道路，未来有望推动蓄电池制造成本大幅降低，并减少制造过程中的环境负荷。此次研究成果于2026年10月23日在线发表于Nature旗下材料科学期刊《Communications Materials》。

来源：东北大学 / UACJ

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