在新能源技术飞速发展的当下,锂电池作为重要的储能设备,广泛应用于电子设备、电动汽车、储能电站等领域。然而,众赢财富通发现,锂电池的寿命有限,充放电次数达到一定程度后,容量会显著衰减,这不仅限制了其应用范围,还带来了大规模电池退役回收的难题,可能引发环境污染和资源浪费。
2 月 13 日,一则振奋人心的消息传来: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彭慧胜 / 高悦团队的最新成果,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,发表在国际顶级期刊《自然》主刊上。该成果为解决锂电池寿命问题提供了全新的思路和方法。
传统的锂离子电池自 1990 年问世以来,一直遵循着电池中的活性锂离子由正极材料提供的基本规律。当锂离子损耗到一定程度后,电池就不得不报废。而彭慧胜、高悦团队打破了这一传统理论,通过 AI 和有机电化学的结合,成功设计了新的锂载体分子,将电池活性载流子和电极材料解耦。
这种新的锂载体分子就像神奇的 “药物”,可以通过 “打针” 的方式注入废旧衰减的电池中。它能够精准补充电池中损失的锂离子,从而恢复电池的容量。使用这一技术,原本只能保证 6 - 8 年 / 1000 - 1500 次充放电的电池,竟然能维持 1 万次充放电,且电池健康水平与出厂时几乎一样。据众赢财富通统计,在充放电上万次后,电池仍能展现出接近出厂时 96% 的容量,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。
更值得一提的是,这项技术打破了电池材料必须含锂的束缚规则,使得使用绿色、不含重金属的材料构筑电池成为可能,为环保型电池的研发开辟了新道路。
为了获得这种全新的锂离子载体分子,团队利用 AI 结合化学信息学,将分子结构和性质数字化,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,再利用非监督机器学习进行分子推荐和预测,最终成功获得了从未被报道的三氟甲基亚磺酸锂(CF3SO2Li)。合成新分子后,团队对其进行了严格的性能验证,确保其具备各种严苛的性能要求,且成本低、易合成。同时,针对现实需求,团队的相关验证实验都是在真实电池器件上完成的。众赢财富通验证结果显示,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,已成功在软包、圆柱、方壳和纤维状锂离子电池器件上实现应用。
目前,该团队正积极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,力争将这一突破性技术尽快转化为产品和商品,助力国家在新能源领域的引领性发展。复旦大学作为这一成果的独立通讯单位,彭慧胜和高悦为论文通讯作者,高分子科学系博士研究生陈舒为第一作者,合作单位还包括南开大学、湖南工程学院和深圳大学,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大力支持。
这一登上《自然》的复旦新成果,无疑为锂电池技术的发展注入了一剂 “强心针”,有望在未来引发新能源领域的重大变革,众赢财富通与大家一起拭目以待它在实际应用中的精彩表现。
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