鋰電池已經(jīng)改變了人們的生活方式，但仍然存在一些問題,。例如,，電動(dòng)車電池的高性能壽命通常只能維持6-8年或1000-1500次充放電；低溫使用會(huì)加速電池老化,；儲(chǔ)能電站和極端環(huán)境下的儲(chǔ)能需求要求電池壽命顯著提升,；即將到來的大規(guī)模電池退役回收可能引發(fā)環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。

復(fù)旦大學(xué)高分子科學(xué)系,、聚合物分子工程全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,、纖維材料與器件研究院以及高分子科學(xué)智能中心的研究團(tuán)隊(duì)，致力于通過基礎(chǔ)研究創(chuàng)新來解決這些問題,。2月13日,，該團(tuán)隊(duì)在《自然》雜志上發(fā)表了題為《外部供鋰技術(shù)突破電池的缺鋰?yán)Ь澈蛪勖缦蕖返难芯砍晒?/p>

研究團(tuán)隊(duì)提出了打破電池設(shè)計(jì)中鋰離子依賴正極材料的傳統(tǒng)理論。他們結(jié)合AI技術(shù)和有機(jī)電化學(xué),，設(shè)計(jì)出一種新的鋰載體分子,，這種分子可以將電池活性載流子和電極材料分離。通過向廢舊衰減的電池中注入這種分子,，可以精準(zhǔn)補(bǔ)充損失的鋰離子,，恢復(fù)電池容量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,，采用這一技術(shù)后,，電池在充放電超過一萬次后仍能保持接近出廠時(shí)的狀態(tài)，循環(huán)壽命從目前的500-2000次提高到12000-60000次,。此外,，這項(xiàng)技術(shù)還打破了電池材料必須含鋰的限制，使得使用綠色,、不含重金屬的材料成為可能,。

自1990年鋰離子電池問世以來，電池中的活性鋰離子一直由正極材料提供,，當(dāng)鋰離子消耗到一定程度時(shí),，電池就會(huì)報(bào)廢,。彭慧勝和高悅領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)深入分析了電池的基本原理，并進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,，發(fā)現(xiàn)電池衰減類似于人體生病,，是某個(gè)核心組件出現(xiàn)了異常，而其他部分仍然完好,?；谶@一發(fā)現(xiàn)，他們設(shè)想開發(fā)一種功能材料,，能夠?qū)﹄姵剡M(jìn)行精準(zhǔn),、無損的鋰離子補(bǔ)充，從而延長電池壽命,。

為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),，團(tuán)隊(duì)利用AI結(jié)合化學(xué)信息學(xué)，將分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)數(shù)字化,，并構(gòu)建了一個(gè)包含大量關(guān)聯(lián)性質(zhì)的數(shù)據(jù)庫,。通過非監(jiān)督機(jī)器學(xué)習(xí)，他們成功發(fā)現(xiàn)了未被報(bào)道過的鋰離子載體分子——三氟甲基亞磺酸鋰（CF3SO2Li）,。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證表明,，這種合成分子具有所需的嚴(yán)格物理化學(xué)性能，成本低且易于合成,，具有良好兼容性,，并已成功應(yīng)用于多種類型的鋰離子電池。

該團(tuán)隊(duì)始終致力于開展全鏈條的基礎(chǔ)研究工作,，以解決實(shí)際問題,。目前，他們正在努力實(shí)現(xiàn)鋰離子載體分子的大規(guī)模制備,，并與國際頂尖電池企業(yè)合作,，爭取將這項(xiàng)技術(shù)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，助力國家在新能源領(lǐng)域的領(lǐng)先地位,。