复旦科研团队重大原创成果发表 衰减锂电池“打一针”复活

稿源：上海市政府网 编辑：刘伟

记者 黄海华

手机或电动车锂电池衰减后，等待它的往往是报废的命运。如同人生病，电池衰减只是锂离子越来越少，其他部分仍保持完好，是否可以“打一针”补充锂离子让其“起死回生”呢?

这一看上去有些“疯狂”的想法，已被复旦大学高分子科学系彭慧胜/高悦团队在实验室实现。通过“精准治疗”，锂电池在充放电上万次后仍接近出厂时的“健康”状态，循环寿命从目前的500—2000圈提升到超过12000—60000圈，这在国际上尚属首次。今天，这一重大原创成果在国际权威学术期刊《自然》发表。

打破电池设计原则

锂电池广泛应用于电子设备、交通工具和储能电站等，极大地改变了人们的生活方式。锂离子消耗到一定程度后自然报废。

创新，正是对“惯例”的挑战。

“其实我在读博士时就有了这个念头，直到入职复旦，这里有着很好的科研‘土壤’，我也有了自己的团队，这才开始付诸实施。”复旦大学高分子科学系青年研究员高悦告诉记者，尽管自己从事基础科学研究，但他希望解决的是能源领域最紧迫的问题。

当下，电动车电池只能保证6—8年的高性能寿命;低温使用会加速电池变坏;即将到来的大规模电池报废，可能造成环境污染和资源浪费……

在高悦看来，未来会是一个高度电气化的世界，因此亟须变革电池技术，以实现大规模长时储能。

创新，来自跨界的启发。

从天然产物全合成到免疫治疗，从3D打印到有机材料和器件，一次次跨界研究经历塑造了高悦的“科学想象力”。

在没有任何研究先例支撑的情况下，团队提出大胆设想——打破电池一贯的设计原则，将活性锂离子“注射”进电池。

AI辅助筛选分子

首先需要找到合适的活性锂离子。如果沿用传统研究范式，即依靠理论和经验来设计，将是一个旷日持久的过程。

得益于复旦大学深化科研范式变革和推动科学智能生态建设，高分子科学系成立了科学智能中心，支持师生利用AI探索未知的分子世界。

研究团队通过AI的辅助，从300余万个虚拟分子中筛选并人工合成了锂离子载体分子——三氟甲基亚磺酸锂，研究人员将其称之为“锂药物”。

记者在实验室得以一睹其真容——一种白色粉末。它可溶解在电解液里，经“打一针”注入废旧衰减的电池中，充电后锂电池就会“满血复活”。

“锂药物”就像一个“搬运工”，只输送锂离子，并不改变锂电池原有结构和生产方式，理论上也不会新增可能的风险，从而实现无损修复电池。

此外，这一“无中生有”的白色粉末，不仅易合成而且成本低廉，未来可大规模制备。

与国际顶尖电池企业合作

“打一针”后的锂电池还能用多久?

“充放电12000次后的衰减率是4%，这相当于每天充电两次的电动车电池，可以使用18年，18年后的衰减率是4%。而现有的电动车电池如果每天充电两次，仅2.73年后，衰减率就达到30%。”高悦说。

这意味着，经“多次注射”未来锂电池将不再有报废的概念，还可助力大规模储能。

此外，锂电池在制作时必须含锂的束缚规则也被打破。“目前很多不含锂的绿色材料无法用于制作电池，未来我们可以直接把锂离子注射进电池，如此一来，使用环保、不含重金属的材料构筑电池成为可能。”

这一原创技术何时可以落地应用?

高悦告诉记者，相关验证实验都是在真实电池器件而非模型上完成，团队正在开展锂离子载体分子的大规模制备，并与国际顶尖电池企业展开合作，力争早日将这一技术转化为产品和商品。