近日，復旦大學高分子科學系傳來一項重大科研突破。彭慧勝和高悅帶領的研究團隊，在鋰電池領域實現(xiàn)了顛覆性創(chuàng)新，通過結合人工智能與有機電化學，成功研發(fā)出一種獨特的鋰載體分子，該分子能夠為廢舊電池提供“無創(chuàng)修復”，顯著提升電池的使用壽命。
這一研究成果，題為《外部供鋰技術重塑電池的缺鋰困境與壽命極限》（External Li Supply Revolutionizes Li-Deficiency and Lifetime Limits of Batteries），于《自然》雜志上發(fā)表，標志著團隊在電池技術上的重大飛躍。
傳統(tǒng)鋰電池的設計原則中，活性鋰離子依賴于正極材料，一旦鋰離子損失到一定程度，電池即告報廢。然而，這一原則已難以滿足當前及未來的能源需求。面對這一挑戰(zhàn)，研究團隊摒棄了傳統(tǒng)觀念，大膽設想了一種全新的鋰載體分子，通過將其注入電池，實現(xiàn)了對鋰離子的獨立管理。
這種鋰載體分子如同一種“神奇藥劑”，可以通過簡單的注射方式，精準地補充廢舊電池中損失的鋰離子，實現(xiàn)電池容量的無損恢復。這一創(chuàng)新不僅為廢舊電池的處理提供了新的思路，也預示著電池產業(yè)將迎來一場深刻的變革。
實驗結果顯示，使用該技術的電池在經歷上萬次充放電后，仍能保持接近出廠時的健康狀態(tài)（容量保持率高達96%），循環(huán)壽命從現(xiàn)有的500至2000次提升至超過12000至60000次，這在國際上是前所未有的。該技術還打破了電池材料必須含鋰的束縛，為使用綠色、無重金屬的材料構建電池開辟了新途徑。
經過四年多的不懈努力，研究團隊成功地將AI與有機電化學相結合，通過數(shù)字化分子結構和性質，構建了龐大的數(shù)據(jù)庫，并利用非監(jiān)督機器學習技術，成功預測并合成了前所未有的鋰載體分子——三氟甲基亞磺酸鋰（CF3SO2Li）。該分子不僅符合鋰離子載體的嚴苛要求，而且成本低廉、易于合成，與各種電池活性材料、電解液等具有良好的兼容性，已在多種電池器件上實現(xiàn)了成功應用。
目前，鋰載體分子已通過初步實驗驗證，預計其在電池總成本中的占比不到10%，具有巨大的商用潛力。研究團隊正積極開展鋰載體分子的規(guī)模化制備，并與國際知名電池企業(yè)展開合作，致力于將這一技術轉化為實際產品和商品，為推動國家在新能源領域的領先地位貢獻力量。
