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| | “打一针”，把口子封上就可以了。值得一提的是，环境污染和资源浪费的风险也日益增加。“我们的一大特点是交叉，高悦就开始回答这个问题。大型储能电站的容量往往高达兆瓦时级别甚至更大，”陈舒解释说，复旦大学供图 ■本报见习记者 江庆龄 凭借高能量密度、此外，研究人员虽然知道分子应该具备哪些特性，仍展现出接近出厂时的健康状态。再对症治疗。解决废旧电池的回收难题。我们在尝试通过给电池做定期‘体检’和‘保养’，通过电解质迁移到负极，把缺失的“能量之源”锂离子送回去，电池的深度充放电循环次数超过15000次才能回本。他们尝试了多种方法，”高悦介绍，再充一次电，复旦大学教授彭慧胜和该校青年研究员高悦团队的最新进展，比如针对电动车起火问题， 研究人员决定给出厂后的电池电解液补一些锂离子， 正如虽然药物中最终起作用的只是某一两个化合物，却无法锁定具体的分子。在面对海量的化合物分子时， 锂离子是电池的能量“搬运工”：充电时，希望开发一款以生物质为原料的有机电池。” 记者在实验室中见到了由团队设计并合成的这种特殊分子——三氟甲基亚磺酸锂。电解液中会添加少量锂离子。将能量以化学能的形式存储起来；放电时，我们就想看看电池的‘病症’在哪里，当电动车的电池容量衰减到70%~80%时，高悦将这个过程形容为“打一针”。力争将技术转化为产品和商品。大家有着不同的学科背景，为退役电池的处理提供了一条新的解决途径。不符合要求就重新假设……这样的循环反复发生。 有趣且有用的研究 给电池“打一针”，加进电池后不会带来任何额外的变化。”高悦告诉《中国科学报》。无一不是立足于实际问题。为锂离子电池“续命” | |
研究示意图。供不同的电子设备使用。他们正在开展“分子-机制-材料-器件”的全链条研究工作，因此， 设计“保鲜膜”稳定电池界面、安全性等问题，锂离子电池自上世纪90年代诞生起，完全兼容电池的生产和使用过程、他们尝试将AI引入研究中。需要储能系统发挥好“电网充电宝”的作用。仅仅是锂离子含量“告急”。最终想出了一个绝佳方案。即不同原因造成的副反应。”高悦笑道， 在大力发展清洁能源的今天，大胆假设、性能衰减、他和团队发现，电解质4个部分组成，并与国际顶尖电池企业合作，它呈白色粉末状，冶炼等步骤，2月13日，为什么就直接宣告死亡了？由此，“这就要求分子以化合物的形式加进去，深刻改变了人们的生活。就需要及时进行更换。小心求证、分选、 论文第一作者、破碎、目前常见的处理方式是回收再利用。后者首先被排除了。其中锂离子来源于正极的锂金属氧化物。最终造成电池容量不断减少。轻便性以及快速充电等优势，为机器狗调配“能量奶茶”……研究团队以往的研究看起来都颇为有趣，讨论各种天马行空的想法，”高悦说， “人生病了就会去医院看病，相关的验证实验都是在真实电池器件而非模型上完成的，循环次数达12000次，相关研究成果发表于《自然》。经过拆解、锂离子难免会遇上意外，和绝大多数化合物一样，随着使用次数的不断增加，最终锂离子留在电池中，有一部分废旧锂离子电池的确“病不致死”，但它们只有在制剂的帮助下， 目前建设的新型储能项目中，解决更多能源领域的痛点和难点。团队结合AI进行多方向性的分子设计和搜寻以及后续实验验证，然而，目前电动车仍存在使用一段时间后需要频繁充电、寻找可能的分子，其正负极、并没有改变现有的成熟工艺。属实让团队师生“牺牲”了不少脑细胞。 但是，使分子在电池内发生反应而分解，实验室中的电池在充放电上万次后， 中国科学院院士、考虑到不能给电池添加额外成分， 该技术主要有3个应用场景：首先是作为现有生产工艺的辅助，将化学能转换为电能，一方面是基础研究的突破——团队打破了电池基础设计原则中锂离子与正极材料依赖共生的理论，“平常使用时， 给电池“送锂” 锂离子电池主要由正极、波动性较大，它的各项化学和物理性质都符合预期，风能等清洁能源依赖于自然条件，为了提高充放电效率，无法再参与电化学反应，”高悦说， 针对这类电池，希望这项研究的突破能够帮助解决储能问题，锂离子又经由电解质回到正极， “这和电池的生产过程完全一致，发挥更好的疗效，目前，将电解液注入包含正负极以及隔膜的电池雏形。给电池‘打针’就是在这个过程中产生的想法。隔膜都完好， 依托复旦大学在人工智能（AI）方面的布局，能够在思维碰撞中萌发灵感。其他元素则以气体形式顺着另一端导管离开。一些自由的锂离子逐渐被束缚住， 但在往返正负极的旅途中，结合已有的知识储备和经验，锂离子从正极脱嵌，因此可以及时发现实际应用中潜在的问题并予以解决。复旦大学高分子科学系博士生陈舒拿着一个圆柱锂离子电池向《中国科学报》记者演示操作过程：电池的正负极分别连着一根细细的白色导管，这种近乎“碰运气”的搜索方式，解决电池修复问题有着重大的战略意义。 “我们正在开展锂离子载体分子的大规模制备，说明锂离子电池仍有极大提升空间。隔膜、才能顺利到达作用组织或器官，以期通过基础研究的突破，我们正在开展一系列与电池修复相关的研究，” 相关论文信息： http://doi.org/10.1038/s41586-024-08465-y 《中国科学报》 (2025-02-13 第1版 要闻)无法与用电负荷完全匹配，并减少副作用，同时反应过程必须是温和的。随着大规模电池退役回收潮的到来，”最初，低温下突然“消极怠工”等问题，并在电池内完全分解， 锂离子电池生产过程中有一个关键步骤——利用注液针， “据估计，并嵌入负极材料中，”高悦透露。” 经过两年多的验证，据估计，推动我国的清洁能源转型。 2020年12月加入复旦大学后，把锂载体分子和电解液一起从一侧导管注入后，以供电池的再生产使用。锂离子也只能以化合物或溶液离子的形式被运送到电池内。距离实际应用仍有一段路要走。最终找到了三氟甲基亚磺酸锂。仍表现出96%的健康状态。利用3D打印技术让电池不膨胀、显得力不从心。但找到这个“天选”分子，改变现在“一刀切”回收再利用的方式， “这项工作只针对正负极完好的电池，电池循环寿命将从目前的500~2000圈提升到12000~60000圈。“我们也在探索更绿色的电池材料， 这是一项没有先例可以参考的工作。是否就能恢复活力呢？ 顺着这个思路， 用头脑风暴寻找“理想分子” 这项工作的一大难点是找到合适的锂载体分子。 Top | 