復(fù)旦團隊研發(fā)鋰電池新技術(shù) 大幅提升電池壽命

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2025-02-14 01:16:14 光明網(wǎng)

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；低溫使用會加速電池老化,；儲能電站和極端環(huán)境下的儲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。

復(fù)旦大學(xué)高分子科學(xué)系,、聚合物分子工程全國重點實驗室,、纖維材料與器件研究院以及高分子科學(xué)智能中心的研究團隊，致力于通過基礎(chǔ)研究創(chuàng)新來解決這些問題,。2月13日，該團隊在《自然》雜志上發(fā)表了題為《外部供鋰技術(shù)突破電池的缺鋰困境和壽命界限》的研究成果,。

研究團隊提出了打破電池設(shè)計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)和有機電化學(xué)，設(shè)計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，可以精準補充損失的鋰離子,，恢復(fù)電池容量,。實驗結(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,，當鋰離子消耗到一定程度時，電池就會報廢,。彭慧勝和高悅領(lǐng)導(dǎo)的團隊深入分析了電池的基本原理,，并進行了大量實驗驗證，發(fā)現(xiàn)電池衰減類似于人體生病,，是某個核心組件出現(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行精準,、無損的鋰離子補充,，從而延長電池壽命。

為了實現(xiàn)這一目標,，團隊利用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(xué)習(xí),，他們成功發(fā)現(xiàn)了未被報道過的鋰離子載體分子——三氟甲基亞磺酸鋰（CF3SO2Li）。實驗驗證表明,，這種合成分子具有所需的嚴格物理化學(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,。

該團隊始終致力于開展全鏈條的基礎(chǔ)研究工作，以解決實際問題,。目前,，他們正在努力實現(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。

(責(zé)任編輯：張佳鑫 0764)

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