据复旦大学官方微信号2月13日消息，复旦大学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，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。图片来源：复旦大学官方微信号

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。

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，是锂离子电池自1990年问世以来一直遵循的基本原则。但在这一原则下，锂电池已不能满足人类当前和未来的用电需求。

面对这些现实且紧迫的问题，彭慧胜/高悦团队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。于是团队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。图片来源：复旦大学官方微信号

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圈提升到超过12000-60000圈，在国际上尚属首例。此外，电池材料必须含锂的束缚规则也被打破，使用绿色、不含重金属的材料构筑电池成为可能。

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。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，成功结合AI和有机电化学，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。图片来源：复旦大学官方微信号

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。

“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。”团队期待该项成果早日走向应用。图片来源：复旦大学官方微信号

据央视新闻，复旦大学高分子科学系研究团队成员高悦表示，有了这项技术，可以使商用磷酸铁锂电池在使用12000次之后，还能够保持一个接近于初始电池的“健康”状态。这种分子不仅修复商用电池的效果非常好，成本也非常低，它还可以帮助开发新的绿色电池。

目前，这项技术已经通过多种电池的测试，并与国际顶尖电池公司展开合作，希望能尽快应用到实际生活中。

（关键词：锂电池，锂载体分子，AI设计，无损修复）