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“打一针”，锂电池就能复生！复旦大学重磅Nature！

化工新材料 · 公众号 · · 2025-02-15 00:01

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2月13日，复旦大学官方微信公众号发表文章称，复旦大学高分子科学系彭慧胜/高悦团队最新研究成果于当日凌晨在《自然》（Nature）上发表。

这项研究通过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

复旦大学介绍，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12000—60000圈，在国际上尚属首例。

据悉，在产业界，补锂剂已然开启商业应用，并且近期诞生了一笔新投资。

今年1月，锂电池正极材料头部企业德方纳米公告，公司董事会审议通过控股子公司深圳市德方创域新能源科技有限公司（以下简称“德方创域”）增资扩股暨引入战略投资者的议案，拟增资金额约1.47亿元。德方创域是德方纳米旗下生产补锂剂的主体，拥有补锂剂产能5000吨/年，属行业最大规模，另规划产能共达45000吨/年。

借助AI研发出的补锂材料登上《Nature》

根据锂离子电池的运作原理，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。从目前市场应用来看，电动车电池只能保证6—8年/1000—1500次充放电的高性能寿命。

来源：复旦大学微信公众号

据复旦大学文章，彭慧胜/高悦团队研究发现，电池衰减的核心原因是活性锂离子减少，而其他组分依旧完好。“那为什么不像治病一样，开发变革性分子药物，对电池也进行精准、原位无损的锂离子补充，从而大幅延长它的寿命和服役时间，而不是判定‘死亡’、报废回收？”

沿着这一思路，该团队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，设计出了一种锂载体分子三氟甲基亚磺酸锂（CF ₃ SO ₂ Li），将其注射进电池，对电池中的锂离子进行单独管控。

功能有机分子三氟甲基亚磺酸锂（CF ₃ SO ₂ Li）为电池补充锂离子，来源：复旦大学微信公众号

值得注意的是，AI在这一材料的研发过程中大显身手。

据复旦大学介绍，实现锂载体分子的设想，需要分子具备严格且复杂的物理化学性质。这样的分子机制学界尚无先例，无法通过传统研究范式，即依靠经验和直觉进行设计。为此，彭慧胜/高悦团队采用了人工智能辅助的全新能源分子设计方法。

历时四年多的探索，该团队成功结合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，让AI for Science理念落地。

在传统认知中，通用有机分子库中的不同分子在生命健康、化学化工等领域“各司其职”。“电池领域的有机分子数据库是不存在的，所以我们利用电化学和化学信息学知识寻找和收集了大量具有潜在功能的分子片段，将其化学信息转化为数字符号，并将它们重新组合、生成新的分子，形成具备特定性质的能源分子库。”高悦在复旦大学刊文中介绍。

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。

论文链接：

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

来源：复旦大学微信公众号、上海证券报，转发请注明来源

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