我國科學(xué)家創(chuàng)制“精準(zhǔn)治療”技術(shù) 助鋰電池“起死回生”

新華社上海2月13日電（記者吳振東、陳杰）當(dāng)內(nèi)部活性鋰離子消耗殆盡，鋰電池是否只有報廢這一條路？復(fù)旦大學(xué)高分子科學(xué)系彭慧勝/高悅團隊提供了全新路徑，他們創(chuàng)新設(shè)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(zhǔn)補充損失的鋰離子，實現(xiàn)容量恢復(fù)，從而大幅延長電池的壽命。北京時間2月13日，相關(guān)成果發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》上。

科研團隊成員、復(fù)旦大學(xué)高分子科學(xué)系青年研究員高悅表示，經(jīng)過對電池基本原理的深入分析和大量實驗驗證，團隊發(fā)現(xiàn)電池衰減和人類生病一樣，是某個“核心組件”發(fā)生了異常，其他部分仍然完好，“那為什么不選擇‘治病’，開發(fā)變革性功能材料，對電池進行精準(zhǔn)、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(shè)想——設(shè)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(jù)介紹，鋰載體分子需具備嚴格且復(fù)雜的物理化學(xué)性質(zhì)，而這種分子機制此前未見報道先例，無法依靠理論和經(jīng)驗進行設(shè)計。為此，團隊利用人工智能，結(jié)合化學(xué)信息學(xué)，將分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)數(shù)字化，引入有機化學(xué)、電化學(xué)、材料工程技術(shù)方面大量關(guān)聯(lián)性質(zhì)，構(gòu)建數(shù)據(jù)庫，并通過機器學(xué)習(xí)進行分子推薦和預(yù)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(shù)可使電池在充放電上萬次后仍展現(xiàn)出接近出廠時的健康狀態(tài)，循環(huán)壽命從目前普遍的500至2000圈提升到12000至60000圈。

“無論是實現(xiàn)電池壽命的延長，還是避免大規(guī)模報廢造成的環(huán)境污染和資源浪費，‘精準(zhǔn)治療’都是一種可行的技術(shù)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(yè)合作，力爭將技術(shù)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品和商品，助力我國在新能源領(lǐng)域的引領(lǐng)性發(fā)展。