基于多维健康特征与LSTM模型的锂离子电池健康状态精准评估新方法

本研究针对锂离子电池健康状态(SOH)评估精度不足的问题，通过创新性构建CeO2@Co-Al LDH-NF复合电极材料，结合CV、GCD、EIS等电化学测试技术，实现了99.18%的3000次循环库伦效率，为无粘结剂电极材料设计提供了新范式。

　　

随着全球能源结构转型加速，可再生能源的间歇性问题对储能技术提出严峻挑战。在众多化学储能方案中，锂离子电池因其高能量密度成为研究热点，但传统电极材料因需添加粘结剂导致离子/电子传输效率低下，严重制约电池循环寿命。这一瓶颈问题促使科学家们将目光投向新型电极材料设计。

中南民族大学的研究团队在《Journal of Energy Storage》发表创新成果，通过精巧的低维材料组装策略，将一维CeO₂纳米棒与二维Co-Al层状双氢氧化物(LDH)直接生长在泡沫镍(NF)基底上，构建出具有独特异质结构的CeO₂@Co-Al LDH-NF复合电极。该研究突破传统电极制备工艺束缚，实现了无粘结剂电极材料的直接应用，为解决储能器件循环稳定性难题提供了新思路。

研究采用水热合成法分步构建复合材料，通过XRD、FESEM和FIB-SEM确认材料形貌与晶体结构，并系统考察其电化学性能。关键发现包括：CV曲线显示典型电池型氧化还原峰；在20 mA·cm^-2高电流密度下，电极材料展现0.73 mAh·cm^-2的面能量密度；EIS谱图揭示其电荷转移电阻显著低于传统电极；最引人注目的是，经过3000次充放电循环后仍保持99.18%的库伦效率，远超常规材料体系。

材料与表征部分显示，通过调控水热反应条件，成功实现CeO₂纳米棒在LDH花瓣状结构中的均匀分布。XRD图谱中28.7°、47.4°和56.4°的特征峰证实CeO₂的成功合成，而LDH的特征层状结构通过低角度衍射峰得到验证。FESEM图像清晰呈现纳米棒-纳米片交织的三维多孔网络，这种特殊结构为电解质渗透和电荷传输创造了理想通道。

电化学性能测试部分包含三项关键发现：首先，CV测试在0-0.6V电压窗口出现明显的氧化还原对，证实材料具有典型的电池型储能特性；其次，GCD曲线显示对称的充放电平台，在2-20 mA·cm^-2电流密度范围内，面容量保持率达78%；最后，EIS分析表明复合材料的电荷转移电阻(R_ct)比单一组分降低约60%，这归因于CeO₂与LDH的协同效应。

结论部分强调，这种低维组装策略通过以下机制提升性能：1) CeO₂纳米棒提供快速电子传输通道；2) LDH纳米片扩大电化学活性面积；3)泡沫镍三维骨架促进电解质扩散。该工作不仅为高性能储能材料设计提供新思路，其无粘结剂制备工艺对简化电极生产过程具有重要实践意义。

值得注意的是，研究获得国家自然科学基金联合基金(U2002215)等多项支持，反映出该成果在国家能源战略层面的重要性。作者Aiwen Luo等建立的这种材料体系，为开发下一代高稳定性储能器件奠定了材料基础，其技术路线有望拓展至其他金属氧化物-LDH复合系统。