鋰離子電池作為現(xiàn)代社會(huì)的能源命脈，支撐著從智能手機(jī)到電動(dòng)汽車(chē)、從智能電網(wǎng)到深空探測(cè)的龐大需求。然而，自1990年商業(yè)化以來(lái)，鋰電池始終受限于一個(gè)根本性矛盾：正極材料中預(yù)存的鋰離子既是能量載體，也是壽命的“沙漏”——隨著充放電次數(shù)的增加，鋰離子因副反應(yīng)持續(xù)損耗，即便電極材料完好無(wú)損，電池也會(huì)因“鋰枯竭”而失效。這種先天缺陷導(dǎo)致電動(dòng)車(chē)電池平均服役年限僅6-8年，電網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)面臨巨額更換成本，每年全球產(chǎn)生的50萬(wàn)噸退役電池更成為環(huán)境隱患。

2月13日，復(fù)旦大學(xué)高分子科學(xué)系彭慧勝院士與高悅研究員團(tuán)隊(duì)在頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《自然》（Nature）發(fā)表顛覆性成果，提出“外部鋰供應(yīng)”技術(shù)：通過(guò)向電池注入新型有機(jī)鋰鹽，實(shí)現(xiàn)鋰離子的精準(zhǔn)補(bǔ)充，使商用鋰電池循環(huán)壽命突破11818次（容量保持率96%），將鋰電池壽命提升1-2個(gè)數(shù)量級(jí)。

團(tuán)隊(duì)提出了打破電池基礎(chǔ)設(shè)計(jì)原則中鋰離子依賴(lài)共生于正極材料的理論，通過(guò)AI和有機(jī)電化學(xué)的結(jié)合，創(chuàng)新設(shè)計(jì)出鋰載體分子，將電池活性載流子和電極材料解耦。

這背后的核心是一種名為三氟甲基亞磺酸鋰的化合物，其可以成為鋰電池的“續(xù)命藥劑”。具體來(lái)說(shuō)，復(fù)旦研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)AI驅(qū)動(dòng)的高通量篩選，從300萬(wàn)虛擬分子庫(kù)中鎖定理想分子——三氟甲基亞磺酸鋰（CF3SO2Li）。這種白色粉末狀化合物具備三大特性：

首先是精準(zhǔn)分解：在2.8-4.3V充電電壓窗口內(nèi)不可逆氧化，釋放鋰離子并分解為SO?、CHF?等氣體，經(jīng)電池排氣系統(tǒng)排出，實(shí)現(xiàn)“零殘留”；

其次是普適兼容：可溶于常規(guī)電解液，與石墨、硅碳負(fù)極及各類(lèi)正極材料完美適配；

最后是工業(yè)友好：空氣中穩(wěn)定，合成成本低于傳統(tǒng)電解液添加劑，占電池總成本比例不足10%。

有了關(guān)鍵材料之后，接下來(lái)操作的核心就是“注射”，也就是通過(guò)外部補(bǔ)液讓老化的鋰電池“返老還童”。這個(gè)過(guò)程可以歸納為四步曲。首先是配液，將CF3SO2Li溶解于電解液，濃度可達(dá)12.5%；第二步是注入，通過(guò)預(yù)留導(dǎo)管將混合液注入未激活的“干電池”；第三步是活化，充電時(shí)鋰鹽在陽(yáng)極分解，釋放鋰離子嵌入負(fù)極；最后一步是凈化，分解氣體經(jīng)封裝工藝排出，電池即可投入循環(huán)使用。

整個(gè)過(guò)程無(wú)需拆解電池，現(xiàn)有產(chǎn)線(xiàn)僅需增加注液工序即可升級(jí)，產(chǎn)業(yè)化門(mén)檻極低。

使用這一技術(shù)，電池在充放電上萬(wàn)次后仍展現(xiàn)出接近出廠(chǎng)時(shí)的健康狀態(tài)（96%容量），循環(huán)壽命從目前的500-2000圈提升到超過(guò)12000-60000圈，在國(guó)際上尚屬首例。此外，電池材料必須含鋰的束縛規(guī)則也被打破，使用綠色、不含重金屬的材料構(gòu)筑電池成為可能。

功能有機(jī)分子三氟甲基亞磺酸鋰（CF3SO2Li）為電池補(bǔ)充鋰離子。

據(jù)復(fù)旦大學(xué)介紹，目前鋰載體分子已通過(guò)初期實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，預(yù)計(jì)在電池總成本中占比不到10%，具備大規(guī)模商用潛力，可用于補(bǔ)鋰、儲(chǔ)能、光儲(chǔ)一體化。團(tuán)隊(duì)正在開(kāi)展鋰載體分子的宏量制備，并與國(guó)際頂尖電池企業(yè)合作，力爭(zhēng)將技術(shù)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品和商品，助力國(guó)家在新能源領(lǐng)域的引領(lǐng)性發(fā)展。

“如果未來(lái)能夠通過(guò)‘打針’修復(fù)電池，讓電池實(shí)現(xiàn)循環(huán)使用，就可以從源頭解決電池大規(guī)模報(bào)廢的問(wèn)題，使產(chǎn)業(yè)生態(tài)走向智能化、環(huán)保化。”團(tuán)隊(duì)期待該項(xiàng)成果早日走向應(yīng)用，為推動(dòng)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。