2 月 13 日消息，据复旦大学今日消息，复旦大学高分子科学系彭慧胜 / 高悦团队打破锂电池传统设计原则，通过 AI 和有机电化学的结合，成功设计了一种锂载体分子，让废旧电池“打一针”就可无损修复，将锂电池寿命提升 1-2 个数量级，为电池产业变革提供关键技术支撑。

该成果以《外部供锂技术突破电池的缺锂困境和寿命界限》（External Li supply reshapes Li-deficiency and lifetime limit of batteries）为题，于北京时间 2 月 13 日凌晨在《自然》（Nature）上发表。

电池中的活性锂离子由正极材料提供，锂离子损失消耗到一定程度后电池报废，是锂离子电池自 1990 年问世以来一直遵循的基本原则。但在这一原则下，锂电池已不能满足人类当前和未来的用电需求。

在没有研究先例支撑的情况下，团队大胆设想 —— 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，设计一种锂载体分子，将其注射进电池，对电池中的锂离子进行单独管控。

这种载体分子就像药物一样，可以通过“打一针”的方式注入到废旧衰减的电池中，精准补充电池中损失的锂离子，实现电池容量的无损修复，为退役电池的处理提供了一种新方式。

使用这一技术，电池在充放电上万次后仍展现出接近出厂时的健康状态（96% 容量），循环寿命从目前的 500-2000 圈提升到超过 12000-60000 圈，在国际上尚属首例。此外，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。

历时四年多的探索，团队成功结合 AI 和有机电化学，将分子结构和性质数字化，通过引入有机化学、电化学、材料工程技术方面的大量关联性质，构建数据库，利用非监督机器学习，进行分子推荐和预测，成功获得了从未被报道的锂载体分子 —— 三氟甲基亚磺酸锂（CF3SO2Li）。

合成这种分子后，团队验证了其符合锂离子载体所需的各种严苛性能要求，且成本低、易合成，和各类电池活性材料、电解液以及其他组分有良好的兼容性，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，锂载体分子已通过初期实验验证，预计在电池总成本中占比不到 10%，具备大规模商用潜力，可用于补锂、储能、光储一体化。团队正在开展锂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。

附论文链接：