在我们的日常生活中,锂电池几乎无处不在,从智能手机到电动汽车,它们都是能量供应的核心。然而,这些便捷的能量源存在一个显著的缺陷:其寿命通常被限制在6至8年之间。但这一现状或将迎来重大改变。
复旦大学的彭慧胜和高悦教授领导的团队,近期在电池科技领域取得了突破性进展。他们挑战了锂电池的传统设计理念,通过结合人工智能(AI)与有机电化学,创造出一种全新的锂载体分子。这种创新技术不仅能够“治愈”老化的锂电池,还能将其寿命延长一到两个数量级。
这项革命性的成果以《外部供锂技术突破电池的缺锂困境和寿命界限》为题,于北京时间2月13日凌晨在《自然》杂志上发表。研究指出,电池性能衰退的主要原因是活性锂离子的减少,而其他组件仍保持良好状态。基于这一发现,彭慧胜和高悦团队设计了一种锂载体分子,它可以通过“注射”的方式进入电池内部,对锂离子进行独立管理,从而恢复电池容量。
为了实现这一目标,团队历时四年,将AI与有机电化学紧密结合。他们利用非监督机器学习技术,构建了一个包含大量有机化学、电化学和材料工程性质的数据库,成功预测并合成了从未报道过的锂载体分子——三氟甲基亚磺酸锂(CF3SO2Li)。这种分子不仅满足了作为锂离子载体的严苛要求,而且成本低廉、易于合成,并能与各种电池组件兼容。
经过验证,这种锂载体分子已成功应用于软包、圆柱、方壳和纤维状锂离子电池中。初期实验显示,其在电池总成本中的占比不到10%,具有大规模商业化的潜力,可用于电池补锂、储能以及光储一体化系统。
彭慧胜和高悦团队表示,如果未来能够通过“打针”的方式修复电池,实现电池的循环利用,那么大规模电池报废带来的环境问题和资源浪费将得到有效解决,电池产业也将朝着更加智能化和环保的方向发展。
目前,该团队正致力于锂载体分子的规模化生产,并积极与国际顶级电池企业合作,力求将这一创新技术转化为实际产品,助力国家新能源领域的快速发展。