AI赋能材料科学研究： “一针治疗”让锂电池突破现有寿命极限

中新网上海2月13日电(记者 陈静)锂电池在充放电上万次后，接受“一针注射治疗”就能够恢复到接近出厂时的健康状态，循环寿命从目前的500圈-2000圈提升到12000圈-60000圈……在中国学者们的努力下，这成为现实。复旦大学高分子科学系、聚合物分子工程国家重点实验室、纤维材料与器件研究院、高分子科学智能研究中心彭慧胜/高悦团队的研究成果，13日在《自然》(Nature)主刊上发表。

团队提出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，通过AI和有机电化学的结合，成功设计了从未被报道的锂载体分子，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。这种对电池进行“精准治疗”而不是“宣布死亡”的方式，为退役电池的处理提供了一种新方式。

据悉，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。如今，锂电池已经改变了人们的生活方式，但仍不能完全满足当前和未来世界的需求。团队提出了大胆设想——设计锂载体分子，将其注射进电池，对电池中的锂离子进行单独管控。

团队利用AI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，成功获得从未被报道的锂离子载体分子——三氟甲基亚磺酸锂(CF3SO2Li)。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。

据透露，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。(完)