復旦科研團隊重大原創成果發表

衰減鋰電池“打一針”復活

手機或電動車鋰電池衰減后，等待它的往往是報廢的命運。如同人生病，電池衰減只是鋰離子越來越少，其他部分仍保持完好，是否可以“打一針”補充鋰離子讓其“起死回生”呢？

這一看上去有些“瘋狂”的想法，已被復旦大學高分子科學系彭慧勝/高悅團隊在實驗室實現。通過“精准治療”，鋰電池在充放電上萬次后仍接近出廠時的“健康”狀態，循環壽命從目前的500—2000圈提升到超過12000—60000圈，這在國際上尚屬首次。今天，這一重大原創成果在國際權威學術期刊《自然》發表。

打破電池設計原則

鋰電池廣泛應用於電子設備、交通工具和儲能電站等，極大地改變了人們的生活方式。鋰離子消耗到一定程度后自然報廢。

創新，正是對“慣例”的挑戰。

“其實我在讀博士時就有了這個念頭，直到入職復旦，這裡有著很好的科研‘土壤’，我也有了自己的團隊，這才開始付諸實施。”復旦大學高分子科學系青年研究員高悅告訴記者，盡管自己從事基礎科學研究，但他希望解決的是能源領域最緊迫的問題。

當下，電動車電池隻能保証6—8年的高性能壽命﹔低溫使用會加速電池變壞﹔即將到來的大規模電池報廢，可能造成環境污染和資源浪費……

在高悅看來，未來會是一個高度電氣化的世界，因此亟須變革電池技術，以實現大規模長時儲能。

創新，來自跨界的啟發。

從天然產物全合成到免疫治療，從3D打印到有機材料和器件，一次次跨界研究經歷塑造了高悅的“科學想象力”。

在沒有任何研究先例支撐的情況下，團隊提出大膽設想——打破電池一貫的設計原則，將活性鋰離子“注射”進電池。

AI輔助篩選分子

首先需要找到合適的活性鋰離子。如果沿用傳統研究范式，即依靠理論和經驗來設計，將是一個曠日持久的過程。

得益於復旦大學深化科研范式變革和推動科學智能生態建設，高分子科學系成立了科學智能中心，支持師生利用AI探索未知的分子世界。

研究團隊通過AI的輔助，從300余萬個虛擬分子中篩選並人工合成了鋰離子載體分子——三氟甲基亞磺酸鋰，研究人員將其稱之為“鋰藥物”。

記者在實驗室得以一睹其真容——一種白色粉末。它可溶解在電解液裡，經“打一針”注入廢舊衰減的電池中，充電后鋰電池就會“滿血復活”。

“鋰藥物”就像一個“搬運工”，隻輸送鋰離子，並不改變鋰電池原有結構和生產方式，理論上也不會新增可能的風險，從而實現無損修復電池。

此外，這一“無中生有”的白色粉末，不僅易合成而且成本低廉，未來可大規模制備。

與國際頂尖電池企業合作

“打一針”后的鋰電池還能用多久？

“充放電12000次后的衰減率是4%，這相當於每天充電兩次的電動車電池，可以使用18年，18年后的衰減率是4%。而現有的電動車電池如果每天充電兩次，僅2.73年后，衰減率就達到30%。”高悅說。

這意味著，經“多次注射”未來鋰電池將不再有報廢的概念，還可助力大規模儲能。

此外，鋰電池在制作時必須含鋰的束縛規則也被打破。“目前很多不含鋰的綠色材料無法用於制作電池，未來我們可以直接把鋰離子注射進電池，如此一來，使用環保、不含重金屬的材料構筑電池成為可能。”（記者 黃海華）

這一原創技術何時可以落地應用？

高悅告訴記者，相關驗証實驗都是在真實電池器件而非模型上完成，團隊正在開展鋰離子載體分子的大規模制備，並與國際頂尖電池企業展開合作，力爭早日將這一技術轉化為產品和商品。

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