博士生一作！985，发Nature！

募格学术 · 公众号 · 科研 · 2025-02-16 11:50

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本文来源：复旦大学

据复旦大学官微消息， 复旦大学高分子科学系 彭慧胜/高悦团队 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。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2月13日在 Nature （《自然》）上发表。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-024-08465-y

复旦大学为独立通讯单位，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教授和高悦青年研究员为该论文通讯作者，高分子科学系博士研究生陈舒为第一作者，合作单位包括南开大学、湖南工程学院和深圳大学。研究得到科技部、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支持。

针对锂离子损失消耗到一定程度后电池报废现实且紧迫的问题，彭慧胜/高悦团队大胆设想——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，使用绿色、不含重金属的材料构筑电池成为可能。

为实现锂载体分子的设想，团队采用了 人工智能辅助的 全新能源分子设计 方法。历时四年多团队成功结合AI和有机电化学，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。

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