2月13日，我国科技领域又迎来一大好消息！复旦大学科研团队，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。
锂电池作为现代电子产品中不可或缺的能源供应者。从手机、笔记本电脑等小型电子设备，到电动汽车、储能电站等大型应用场景，锂电池都扮演着至关重要的角色。
但锂电池的最长寿命通常只有6至8年左右，尤其是电动汽车领域，电池的寿命问题成为制约消费者购车的一大因素。
能否像治病一样，给电池开发“药物”，从而延长它的寿命呢？听起来可能不可思议，但这一想法却被我国科学家成功实现。
2月13日，复旦大学消息，该校高分子科学系彭慧胜/高悦团队打破锂电池传统设计原则，通过AI和有机电化学的结合，成功设计了一种锂载体分子，将其注射进电池，精准补充电池中损失的锂离子，就能实现电池容量的无损修复，为电池产业变革提供关键技术支撑。
据复旦大学报道，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，循环寿命从目前的500-2000圈提升到1.2万-6万圈，在国际上尚属首例。
相关研究成果已于北京时间2月13日凌晨，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，在《自然》（Nature）上发表。
“无中生有”，团队利用AI设计复杂有机分子具体来看，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就将报废。这是锂离子电池自1990年问世以来一直遵循的基本原则。
目前，电动汽车中常用的锂离子电池，包括磷酸铁锂电池和三元锂电池的平均使用寿命均为6-8年。在这段时间内，电池的性能会逐渐下降，续航里程也会逐渐减少。并且在高温情况下也会加速电池内部材料老化，低温则会降低电池的活性和容量。显然，如今的锂电池已不能满足人类当前和未来的用电需求了。
面对这些现实且紧迫的问题，彭慧胜/高悦团队通过原理分析和大量实验验证，他们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。
在没有研究先例支撑的情况下，团队大胆设想，为电池“打针”补充锂离子。
但想要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，包括分子的电化学活性、分解电压的范围、溶解度、空气稳定性、化学稳定性、酸碱性、分解产物的成分、反应动力学、分子可合成性和成本。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，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，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），让AI for Science理念真正落地。
据高悦介绍，”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，所以其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。”
成本占比不到10%，具备大规模商用潜力团队合成新分子后，验证了其具备各种严苛的性能要求，且成本低、易合成。
复旦大学透露，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。
该团队表示：“如果未来能够通过‘打针’修复电池，让电池实现循环使用，就可以从源头解决电池大规模报废的问题，使产业生态走向智能化、环保化。”
据悉，团队目前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，以将技术转化为产品和商品，力争尽快应用到实际生活中。
复旦大学这一最新研究成果，利好不仅在我国，对于全球来说都是一大好消息。首先它助力了国家在新能源领域的引领，同时也为全球可持续发展和环境保护提供关键技术支撑。不仅为电动汽车和储能领域提供了新的解决方案，还为未来大规模储能和绿色能源应用奠定了基础。
随着这些技术的逐步商业化，电池寿命有望显著提升，从而降低消费者的使用成本和环境压力。
