复旦锂电池新技术惊艳世界 科技创新助力能源领域飞跃

外部供锂技术突破电池的缺锂困境和寿命界限

随着科技的快速发展，锂电池在日常生活及工业生产中的应用越来越广泛。
锂电池的寿命问题一直是限制其发展的难题之一。
当锂电池的寿命即将终结时，如何为它注入新的活力？复旦大学高分子科学系、聚合物分子工程全国重点实验室、纤维材料与器件研究院、高分子科学智能中心的彭慧胜/高悦团队，通过最新研究给出了答案。

一、难题的提出

锂电池在生活中扮演着越来越重要的角色，但同时也面临着许多挑战。
电动车电池的寿命有限，低温使用会加速电池损坏。
储能电站和极端环境储能场景对电池寿命的需求至少提升一个数量级。
随着新能源相关行业的发展，大规模电池退役回收问题也浮出水面，可能造成环境的污染和资源的浪费。
如何延长锂电池的寿命？这是彭慧胜、高悦团队一直在思考的问题。

二、研究的创新

针对以上问题，彭慧胜、高悦团队通过打破电池基础设计原则中锂离子依赖共生于正极材料的理论，提出了一个新的解决方案。
团队通过AI和有机电化学的结合，成功设计了新的锂载体分子——三氟甲基亚磺酸锂（CF3SO2Li）。
这个分子从未被公开报道过，它可以像药物一样，通过打针的方式注入废旧衰减的电池中，精准补充电池中损失的锂离子，恢复容量。

三、技术的突破

使用这个技术，电池在充放电上万次后仍接近出厂时的健康状态，循环寿命从目前的500-2000圈提升到超过12000-60000圈。
更重要的是，电池材料必须含锂的束缚规则也被打破，使用绿色、不含重金属的材料构筑电池成为可能。

四、基础科学与AI研究范式的结合

电池中的活性锂离子由正极材料提供，锂离子损耗到一定程度后电池就不得不报废，这是锂离子电池自1990年问世以来一直遵循的基本规律。
彭慧胜、高悦团队通过构建新分子并用于对电池的康复，实现了异想天开和AI研究范式的结合。

团队通过大量验证发现，电池衰减和人生病一样，是某个核心组件发生了异常，而其它部分仍然保持完好。
于是他们提出了大胆设想——设计锂离载体分子，将其注射进电池，进行精准的、原位无损的锂离子补充。
为了设计这样的分子，团队利用AI结合化学信息学，成功获得了从未被报道的锂离子载体分子——三氟甲基亚磺酸锂。

五、研究的验证与未来

团队合成新分子后，验证了其具备各种严苛的性能要求，且成本低、易合成。
针对现实需求，团队在真实电池器件上完成了相关的验证实验。
验证发现，这一分子和解决方案与各类电池活性材料、电解液以及其他组分都有良好的兼容性，成功在软包、圆柱、方壳和纤维状锂离子电池器件上实现应用。
目前，团队正开展锂离子载体分子的宏量制备，并与国际顶尖电池企业合作，力争将技术转化为产品和商品，助力国家在新能源领域的引领性发展。

这项研究以《外部供锂技术突破电池的缺锂困境和寿命界限》为题，于2月13日在《自然》主刊上发表。
复旦大学的彭慧胜和高悦是的通讯作者，高分子科学系博士研究生陈舒为第一作者。
研究得到了科技部、国家自然科学基金委、上海市科委、复旦大学科学智能专项基金等项目的支持。
这项研究的成功为锂电池的发展开辟了新的道路，也为我国在新能源领域的发展提供了强有力的支持。

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