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後電池報廢，是鋰離子電池自1990年問世以來一直遵循的基本原則。但在這一原則下，鋰電池已不能滿足人類當前和未來的用電需求🐱。

比如，電動車電池只能保證6-8年/1000-1500次充放電的高性能壽命；低溫使用會加速電池變壞🛍；儲能電站和極端環境儲能場景需要電池壽命提升一個數量級；即將到來的大規模電池退役回收，可能造成環境的汙染和資源的浪費。

面對這些現實且緊迫的問題，彭慧勝/高悅團隊一直思考如何通過基礎研究創新來提供解決方案。通過原理分析和大量實驗驗證，他們發現電池衰減的核心原因是活性鋰離子減少，而其他組分依舊完好。

為電池“打針”以補充鋰離子的設想很清晰🤷🧗‍♀️，難題在於如何“對症下藥”。

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、分解電壓的範圍、溶解度🚖、空氣穩定性、化學穩定性🦹🏻‍♀️、酸堿性🦵、分解產物的成分、反應動力學🕵🏿‍♂️、分子可合成性和成本。這樣的分子機製學界尚無先例，無法通過傳統研究範式，即依靠經驗和直覺進行設計。為此👨‍🦰，團隊采用了人工智能輔助的全新能源分子設計方法💆🏼‍♀️。

歷時四年多的探索🥄，團隊成功結合AI和有機電化學，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𓀊，利用非監督機器學習👩‍👧‍👦，進行分子推薦和預測🦈，成功獲得了從未被報道的鋰載體分子——三氟甲基亞磺酸鋰（CF₃SO₂Li）🔕，讓AI for Science理念真正落地。

探索具有變革性的基礎研究來解決實際問題，開展“分子-機製-材料-器件”的全鏈條工作，是團隊始終堅定的目標。

秉持解決實際問題的宗旨🪡，研究相關的驗證實驗都是在真實電池器件而非模型上完成🫅🏻，以此充分暴露可能的問題並予以解決👨🏼‍💼，從而推動下一步的產業轉化🧝🏻‍♂️，比如提升分子反應動力學以避免影響電池的化成速度🧑🏼‍⚕️；探索化學製備反應路徑👩🏼‍⚕️，能夠低成本、精準合成高純度分子🧝🏽‍♀️🚃。

目前，鋰載體分子已通過初期實驗驗證，預計在電池總成本中占比不到10%，具備大規模商用潛力，可用於補鋰、儲能、光儲一體化。團隊正在開展鋰載體分子的宏量製備，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👧。

“如果未來能夠通過‘打針’修復電池#️⃣🧎‍♂️‍➡️，讓電池實現循環使用🪨，就可以從源頭解決電池大規模報廢的問題👦🏿，使產業生態走向智能化♻、環保化✩♤。”團隊期待該項成果早日走向應用，為推動經濟可持續發展和環境保護提供關鍵技術支撐。

沐鸣开户彭慧勝/高悅團隊

論文鏈接🙌🏻💈：

https://www.nature.com/articles/s41586-024-08465-y