復旦大學高分子科學系的研究團隊近日取得了一項突破性進展，他們通過結(jié)合人工智能（AI）與有機電化學，顛覆了鋰電池的傳統(tǒng)設(shè)計理念。這項創(chuàng)新技術(shù)允許廢舊電池通過簡單的“注射”過程實現(xiàn)無損修復，極大地延長了鋰電池的使用壽命，為電池產(chǎn)業(yè)帶來了革命性的變化。
該團隊由彭慧勝和高悅教授領(lǐng)導，他們的研究成果以《外部供鋰技術(shù)突破電池的缺鋰困境和壽命界限》為題，在知名科學期刊《自然》上發(fā)表。這項研究的核心在于設(shè)計了一種獨特的鋰載體分子，這一創(chuàng)新打破了鋰電池自誕生以來一直遵循的基本原則——即活性鋰離子完全依賴于正極材料的提供。
傳統(tǒng)上，當電池中的鋰離子消耗到一定程度后，電池就會報廢。然而，這一團隊提出并驗證了一種全新的方法，即設(shè)計一種鋰載體分子，并將其注入電池中，從而實現(xiàn)對鋰離子的獨立管理。這種分子就像一種“藥物”，能夠精確地補充電池中損失的鋰離子，使電池恢復接近出廠時的容量和健康狀態(tài)。
實驗結(jié)果顯示，使用這種技術(shù)的電池在經(jīng)歷上萬次充放電循環(huán)后，仍能保持高達96%的初始容量。這意味著電池的循環(huán)壽命從目前的500至2000次提升到了12000至60000次，這在國際上是前所未有的。這項技術(shù)還打破了電池材料必須含鋰的限制，為使用綠色、不含重金屬的材料構(gòu)建電池提供了新的可能性。
這項研究的成功離不開團隊四年多的不懈努力。他們利用AI技術(shù)，將分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)數(shù)字化，并構(gòu)建了包含大量關(guān)聯(lián)性質(zhì)的數(shù)據(jù)庫。通過非監(jiān)督機器學習，團隊成功預測并推薦了一種從未被報道過的鋰載體分子——三氟甲基亞磺酸鋰（CF3SO2Li）。這種分子不僅成本低廉、易于合成，而且與各種電池活性材料、電解液以及其他組件具有良好的兼容性。
目前，該鋰載體分子已經(jīng)通過了初期的實驗驗證，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。它不僅可以用于補充電池中的鋰離子，還可以應(yīng)用于儲能和光儲一體化領(lǐng)域。團隊正在積極開展鋰載體分子的宏量制備工作，并與國際頂尖的電池企業(yè)合作，努力將這一技術(shù)轉(zhuǎn)化為實際的產(chǎn)品和商品，以推動國家在新能源領(lǐng)域的領(lǐng)先發(fā)展。
