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復旦團隊“打針式”修復鋰電池,壽命提升百倍,登上《自然》雜志

   時間:2025-02-13 14:28 來源:ITBEAR作者:蘇婉清

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,通過數字化分子結構和性質,構建了龐大的數據庫,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。

 
 
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