本報上海2月16日電（記者顏維琦）從手機、電動車到儲能電站，鋰電池已在生活中廣泛應用。但由於在使用過程中不斷損失鋰離子，鋰電池最長壽命通常隻有6~8年，在極寒環境下使用，電池衰退還會加快。能否為電池延長壽命？如何解決回收問題，避免環境污染和資源浪費？這些都是亟待解決的課題。

記者從復旦大學獲悉，該校高分子科學系、聚合物分子工程全國重點實驗室彭慧勝/高悅團隊提出了打破電池基礎設計原則中鋰離子依賴共生於正極材料的理論，通過AI和有機電化學的結合，成功設計了從未被報道的鋰載體分子。相關研究成果日前在國際學術期刊《自然》上發表。

電池中的活性鋰離子由正極材料提供，鋰離子損失消耗到一定程度后電池報廢，這是鋰離子電池自1990年問世以來一直遵循的基本原則。研究團隊深入分析了電池基本原理，並進行了大量實驗驗証，發現電池衰減和人生病一樣，是某個核心組件發生了異常，其他部分仍舊保持完好。在沒有任何研究先例支撐的情況下，研究團隊提出了大膽設想——設計鋰載體分子，將其注射進電池，對電池中的鋰離子進行單獨管控。要實現鋰載體分子的設想，需要分子具備嚴格且復雜的物理化學性質，包括分子的電化學活性、溶解度、空氣穩定性、反應動力學、成本等，這樣的分子機制是沒有先例報道的，無法通過傳統研究范式即依靠理論和經驗進行設計。

為此，研究團隊利用AI結合化學信息學，將分子結構和性質數字化，通過引入有機化學、電化學、材料工程技術方面的大量關聯性質，構建數據庫，利用非監督機器學習，進行分子推薦和預測，成功獲得了鋰離子載體分子——三氟甲基亞磺酸鋰。該載體分子就像藥物一樣，可以通過“打一針”的方式注入到廢舊衰減的電池中，精准補充電池中損失的鋰離子，實現容量的回復，對電池進行“精准治療”而不是“宣布死亡”，為退役電池的處理提供了一種新方式。

據了解，使用這一技術，電池在充放電上萬次后仍展現出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。此外，電池材料必須含鋰的束縛規則也被打破，使用綠色、不含重金屬的材料構筑電池成為可能。眼下，研究團隊正在開展鋰離子載體分子的宏量制備，並與國際頂尖電池企業合作，力爭將技術轉化為產品和商品，助力國家在新能源領域的引領性發展。

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