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北京时间2月13日0时，团队相关研究成果以《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”）为题在《自然》（Nature）主刊上发表。该研究成功设计了从未被报道过的锂载体分子，将电池活性载流子和电极材料解耦。这种载体分子就像药物一样，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，实现容量的恢复，对电池进行“精准治疗”而不是“宣布死亡”，为退役电池的处理提供了一种新方式。
“我们深入分析了电池基本原理，并进行了大量实验验证，发现电池衰减和人生病一样，是某个核心组件发生了异常，其他部分仍旧保持完好。那为什么不像治病一样，开发变革性功能材料，对电池也进行精准、原位无损的锂离子补充，在不破坏电池的情况下把锂离子补回去，从而大幅延长它的寿命和服役时间？我们想到了‘精准治疗’这一方法，来代替过去的报废回收。”高悦表示，基于这一设想，团队创新研究范式，利用AI的“超级大脑”结合化学信息学，将分子结构和性质数字化，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离子载体分子——三氟甲基亚磺酸锂（CF3SO2Li）。这种载体分子通过“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，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圈提升到超过12000-60000圈，这在国际上尚无先例。
记者了解到，研究团队一直致力于开展“分子-机制-材料-器件”的全链条工作，以期让具有变革性的基础研究解决实际问题，让科研成果“落到实处”。因此研究相关的验证实验都是在真实电池器件而非模型上完成，以此充分暴露可能的问题并予以解决，从而推动下一步的产业转化。比如提升分子反应动力学以避免影响电池的化成速度；探索化学制备反应路径，能够低成本、精准合成高纯度分子。团队正在开展锂离子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，助力国家在新能源领域的引领性发展。
☁（撰稿：宇文叶璐）
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