在日常生活里,從智能手機到電動自行車,再到大型儲能系統,鋰電池已無處不在地融入人們的日常生活中。然而,隨著時間的推移,這些電池逐漸面臨性能衰退的問題。鋰離子的不斷流失導致手機電池難以充電,電動車續航縮短,特別是在寒冷環境下,電池性能更是大打折扣。同時,廢舊電池的數量也在迅速增加,成為亟待解決的環境問題。
近日,復旦大學高分子科學系的一支科研團隊傳來振奮人心的消息。他們打破傳統,通過人工智能技術與有機電化學的巧妙結合,成功設計出一種革命性的鋰載體分子。這種分子能夠為廢舊電池提供一種“無創修復”方案,從而顯著提升鋰電池的使用壽命,延長幅度甚至可達一到兩個數量級。這一研究成果已在國際權威期刊《自然》上發表。
復旦大學的科研團隊將電池的“壽命”比作人體健康,指出問題的關鍵在于活性鋰離子的流失。如果能夠精準地補充這些損失的鋰離子,電池的壽命將得以大幅延長。基于這一理念,團隊開發了一種類似于“藥物”的鋰載體分子,通過注射的方式直接為電池補充鋰離子。
在研發過程中,團隊充分利用人工智能技術,將分子結構和性質數字化,并結合有機化學和材料工程技術等方面的知識,構建了龐大的數據庫。經過多次實驗和優化,他們終于獲得了這種新型的鋰離子載體分子。
據透露,采用這一技術后,電池在經歷上萬次的充放電循環后,仍能保持接近出廠時的健康狀態,容量保持率高達96%。電池的循環壽命也從目前的500至2000次提升至超過12000至60000次,這一成就在國際上尚屬首次。
這種鋰載體分子不僅效果顯著,而且成本可控。據初步估算,其在電池總成本中的占比不到10%,具有廣闊的大規模商用前景。該技術不僅可用于鋰離子電池的修復和延長壽命,還可應用于儲能系統以及光儲一體化領域。
目前,復旦大學的科研團隊正在積極推進鋰載體分子的規模化制備工作,并與國際領先的電池企業展開合作,期望能夠盡快將這一創新技術轉化為實際應用,為人們的生活帶來更多便利。