當內部活性鋰離子消耗殆盡，鋰電池是否只有報廢這一條路?復旦大學高分子科學系彭慧勝/高悅團隊提供了全新路徑，他們創新設計出鋰載體分子，這種分子可像藥物一樣，以“打一針”的方式注入廢舊或衰減的鋰電池中，精準補充損失的鋰離子，實現容量恢復，從而大幅延長電池的壽命。北京時間2月13日，相關成果發表在國際學術期刊《自然》上。
科研團隊成員、復旦大學高分子科學系青年研究員高悅表示，經過對電池基本原理的深入分析和大量實驗驗證，團隊發現電池衰減和人類生病一樣，是某個“核心組件”發生了異常，其他部分仍然完好，“那為什么不選擇‘治病’，開發變革性功能材料，對電池進行精準、原位無損的鋰離子補充，從而延長其壽命?”基于此，團隊提出大膽設想——設計鋰載體分子，將其注射進電池，對電池中的鋰離子進行單獨管控。
據介紹，鋰載體分子需具備嚴格且復雜的物理化學性質，而這種分子機制此前未見報道先例，無法依靠理論和經驗進行設計。為此，團隊利用人工智能，結合化學信息學，將分子結構和性質數字化，引入有機化學、電化學、材料工程技術方面大量關聯性質，構建數據庫，并通過機器學習進行分子推薦和預測，最終成功獲得了鋰載體分子——三氟甲基亞磺酸鋰。
合成這種分子后，團隊驗證了其符合各種嚴苛的性能要求，且成本低、易合成，和各類電池活性材料、電解液等有良好的兼容性。通過在真實鋰電池器件上的實驗證明，新技術可使電池在充放電上萬次后仍展現出接近出廠時的健康狀態，循環壽命從目前普遍的500至2000圈提升到12000至60000圈。
“無論是實現電池壽命的延長，還是避免大規模報廢造成的環境污染和資源浪費，‘精準治療’都是一種可行的技術方案。”高悅表示，團隊正在開展鋰載體分子的宏量制備，并與電池企業合作，力爭將技術轉化為產品和商品，助力我國在新能源領域的引領性發展。
