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锂电池 “打一针” 就能 “重生”!我国科研团队新发现震撼登陆《自然》正刊

发布时间:2025-02-15 08:31:03       阅读量: 503

在科技飞速发展的今天,锂电池(chí)就(jiù)像(xiàng)一(yī)个(gè)超(chāo)级(jí)能(néng)量(liàng)小(xiǎo)卫(wèi)士(shì),悄(qiāo)无(wú)声(shēng)息(xi)地(de)渗(shèn)透(tòu)进(jìn)我(wǒ)们(men)生(shēng)活(huó)的(de)每(měi)一(yī)个(gè)角(jiǎo)落(luò)。你(nǐ)看(kàn),早(zǎo)上(shàng)起(qǐ)床(chuáng),拿(ná)起(qǐ)手(shǒu)机(jī)查(chá)看(kàn)信(xìn)息(xi),那(nà)小(xiǎo)小(xiǎo)的(de)手(shǒu)机(jī)电(diàn)池(chí)里(lǐ)就(jiù)藏(cáng)着(zhe)锂电池的身影;出门(mén)上(shàng)班(bān),驾(jià)驶(shǐ)的(de)电(diàn)动(dòng)汽(qì)车(chē),动(dòng)力(lì)来(lái)源(yuán)也(yě)是(shì)锂(lǐ)电(diàn)池(chí)。从(cóng)我(wǒ)们(men)日(rì)常(cháng)使(shǐ)用(yòng)的(de)电(diàn)子(zi)设(shè)备(bèi),到(dào)那(nà)些(xiē)大(dà)型(xíng)的(de)交(jiāo)通(tōng)工(gōng)具(jù),锂(lǐ)电(diàn)池(chí)简(jiǎn)直(zhí)无(wú)处(chù)不(bù)在(zài),成(chéng)为(wèi)了(le)我(wǒ)们(men)生(shēng)活中不可或缺的能源小(xiǎo)伙(huǒ)伴(bàn)。

然(rán)而(ér),这(zhè)个(gè)能量小卫士也有自己的烦恼。随着使用时间的增长,锂电池会慢慢老化,就像一个疲惫的战士,战斗力逐渐下降。最明显的表现就是电池容量开始衰减,比如手机电池(chí)用(yòng)久(jiǔ)了(le),充(chōng)电(diàn)变(biàn)得(de)越(yuè)来(lái)越(yuè)频(pín)繁(fán),而(ér)且(qiě)还(hái)很(hěn)难(nán)充(chōng)满(mǎn),以(yǐ)前(qián)能(néng)轻(qīng)松(sōng)续(xù)航(háng)一(yī)整(zhěng)天(tiān),现(xiàn)在(zài)可(kě)能(néng)半(bàn)天(tiān)就(jiù)电(diàn)量(liàng)告(gào)急(jí);电(diàn)动(dòng)汽(qì)车(chē)也(yě)一(yī)样(yàng),充满电后能跑的里程数(shù)越(yuè)来(lái)越(yuè)少(shǎo),这(zhè)可(kě)让(ràng)很多车主头疼不已。尤其是在寒冷的地区,低温就像一个大反派,进一步削弱了电池的性能,使得电池的使用寿命大幅缩短。

这些问题带来的可不仅仅是使用上的不便。大量废旧电池的产生,如同一个沉重的包袱,给环境和资源带来了巨大的压力。传统的废旧电池处理方式,不仅成本高昂,而且一不小心就可能对(duì)环境造成严重污染,就像在美丽的大自然中埋下了一颗颗 “定时炸弹”。

就在大家为锂电池的这些问题发愁的时候,2025年2月13日,一则重磅消息传来!国际顶级期刊《自然》杂志刊登了复旦大学科研团队的一项突破性研究成果,这简直就像一道光照进了黑暗,为解决锂电池的难题带来了新的希望。

复旦大学高分子科学系彭慧胜 / 高悦团队通过深入研究发现,锂电池的 “寿命” 和我们人类的健康有着奇妙的相似之处。原来,锂电池老化的关键问题出在一个核心部件 —— 活性锂离子身上。在锂电池的充(chōng)放(fàng)电(diàn)过(guò)程(chéng)中(zhōng),活(huó)性(xìng)锂(lǐ)离(lí)子(zi)就(jiù)像(xiàng)一(yī)群(qún)调(diào)皮(pí)的(de)小(xiǎo)精(jīng)灵(líng),会(huì)逐(zhú)渐(jiàn)跑(pǎo)掉(diào),导(dǎo)致(zhì)电(diàn)池(chí)容(róng)量(liàng)下(xià)降(jiàng)。如(rú)果(guǒ)能(néng)够(gòu)像(xiàng)给(gěi)病(bìng)人(rén)补(bǔ)充(chōng)营(yíng)养(yǎng)一(yī)样(yàng),精(jīng)准(zhǔn)地(de)补充这些损失的锂离子,那就能大大延长电池的使用寿命啦!

基于这个有趣又大胆的想法,科研团队就像一群神奇的魔法师,开发出了一种类似(shì) “药(yào)物(wù)” 的(de)锂载体分子。这个锂载体分子可厉害啦,它可以通过注射的方式,轻松地进入电池内部,精准地找到那些需要补充锂离子的地方,然后把锂离子输送过去。就好像是给生病的电池打了一针 “强心剂(jì)”,让(ràng)它(tā)重(zhòng)新(xīn)恢(huī)复(fù)活(huó)力(lì)。复(fù)旦(dàn)大(dà)学(xué)高(gāo)分(fēn)子(zi)科(kē)学(xué)系(xì)研(yán)究(jiū)团(tuán)队(duì)成(chéng)员(yuán)高(gāo)悦(yuè)兴(xìng)奋(fèn)地(de)表(biǎo)示(shì),这(zhè)项(xiàng)技(jì)术(shù)就(jiù)像(xiàng)是(shì)给(gěi)电(diàn)池(chí)做(zuò)了(le)一(yī)场(chǎng) “精(jīng)准(zhǔn)治(zhì)疗(liáo)”,能(néng)让电池在使用后,依然能够恢复到初始的最佳状态。

那么,这个像 “药物” 一样神奇的锂载体分子是怎么研发出来的呢?科研团队可是运用了高科技手段。他们巧妙地利用人工智能技术,结合丰富的化学知识,把分子结构和性质都转化成了数字信息,就像给分子们建立了一个数字档案库。然后,他们又引入(rù)了有机化学、材料工程技术等大量相关知识,就像搭建了一个巨大的知识宝库。通(tōng)过(guò)无(wú)数(shù)次的实验和对海量数据的仔细分析,团队就像在大海里捞针一样,最终成功获得了这种新的锂离子载体分子。这背后,是科研团队无数个日夜的辛勤付出和智慧的结晶啊!

这项新技术的优势简直太明显啦!首先,它在延长电池寿命方面效果显著。实验数据就是最好的证明,一个普通的商用磷酸铁锂电池,在正常使用 2000 次后,就基本 “退休”,容量(liàng)衰(shuāi)减(jiǎn)得(de)差(chà)不(bù)多(duō)不(bù)能(néng)用(yòng)了(le)。但(dàn)是(shì),在(zài)使(shǐ)用(yòng)了(le)这(zhè)项(xiàng)新(xīn)技(jì)术(shù)后(hòu),奇(qí)迹(jī)发(fā)生(shēng)了(le)!这(zhè)个(gè)电(diàn)池(chí)竟(jìng)然(rán)在(zài)使(shǐ)用(yòng) 12000 次(cì)后(hòu),还(hái)能(néng)保(bǎo)持接近初(chū)始(shǐ)的(de) “健(jiàn)康(kāng)” 状(zhuàng)态(tài),就(jiù)像(xiàng)一(yī)个(gè)永(yǒng)远(yuǎn)充(chōng)满(mǎn)活(huó)力(lì)的(de)运(yùn)动(dòng)员(yuán)。这(zhè)意(yì)味(wèi)着(zhe)电(diàn)池(chí)的(de)使(shǐ)用(yòng)寿(shòu)命(mìng)可(kě)以(yǐ)延(yán)长(zhǎng)好(hǎo)几(jǐ)倍(bèi),大(dà)大(dà)减(jiǎn)少(shǎo)了(le)废(fèi)旧(jiù)电(diàn)池(chí)的(de)产(chǎn)生(shēng),不(bù)仅(jǐn)为我们节省了更换(huàn)电(diàn)池(chí)的(de)成(chéng)本(běn),还(hái)减(jiǎn)轻(qīng)了(le)环(huán)境(jìng)的(de)负(fù)担(dān)。

其(qí)次(cì),这(zhè)种(zhǒng)锂(lǐ)载(zài)体(tǐ)分(fēn)子(zi)不(bù)仅(jǐn)修(xiū)复(fù)效果一流,而且成本非常低。这就好比是用很少的钱,就能让一个昂贵的设备重新焕发生机,性价比超高。而且,它的作用还不止于此,它不仅可以用于修复现有的废旧电池,让那些 “退役” 的电池重新上岗,还能帮助科学家们开发新的绿色电池,为未来的能源发展开辟新的道路。

目前,这项(xiàng)技(jì)术(shù)已(yǐ)经(jīng)通(tōng)过(guò)了(le)多(duō)种(zhǒng)电(diàn)池(chí)的(de)严(yán)格(gé)测(cè)试(shì),就(jiù)像(xiàng)一(yī)个(gè)优(yōu)秀(xiù)的(de)学(xué)生(shēng),顺(shùn)利(lì)通(tōng)过(guò)了(le)各(gè)种(zhǒng)考(kǎo)试(shì)。而(ér)且(qiě),它(tā)还(hái)吸(xī)引(yǐn)了(le)国(guó)际(jì)顶(dǐng)尖(jiān)电(diàn)池(chí)公(gōng)司(sī)的(de)目(mù)光(guāng),双(shuāng)方(fāng)展(zhǎn)开(kāi)了(le)紧(jǐn)密(mì)的(de)合(hé)作(zuò)。相(xiāng)信(xìn)在(zài)不(bù)久(jiǔ)的(de)将(jiāng)来(lái),这(zhè)项(xiàng)技(jì)术(shù)就(jiù)能(néng)走(zǒu)出(chū)实(shí)验(yàn)室(shì),应(yīng)用(yòng)到(dào)我(wǒ)们(men)的(de)实(shí)际(jì)生(shēng)活(huó)中(zhōng),为(wèi)我(wǒ)们(men)的(de)电(diàn)子(zi)产(chǎn)品(pǐn)和(hé)电(diàn)动(dòng)汽(qì)车(chē)提(tí)供(gōng)更(gèng)持(chí)久(jiǔ)、更(gèng)环(huán)保(bǎo)的(de)能(néng)源(yuán)解(jiě)决(jué)方(fāng)案(àn)。到(dào)时(shí)候(hou),我(wǒ)们(men)的(de)手(shǒu)机(jī)可(kě)能(néng)再(zài)也(yě)不(bù)用(yòng)担(dān)心(xīn)电(diàn)量(liàng)不(bù)足(zú),电(diàn)动(dòng)汽(qì)车(chē)也(yě)能(néng)跑(pǎo)得(de)更(gèng)远(yuǎn)、更(gèng)安(ān)心(xīn)。

从(cóng)更(gèng)宏(hóng)观(guān)的(de)角(jiǎo)度(dù)来(lái)看(kàn),复(fù)旦(dàn)大(dà)学(xué)科(kē)研(yán)团(tuán)队(duì)的(de)这(zhè)项(xiàng)新(xīn)技(jì)术(shù),为(wèi)废(fèi)旧(jiù)电(diàn)池(chí)的(de)回(huí)收(shōu)和(hé)再(zài)利(lì)用(yòng)提(tí)供(gōng)了(le)一(yī)种(zhǒng)全新(xīn)的(de)思(sī)路。随(suí)着(zhe)锂(lǐ)电(diàn)池(chí)的(de)广(guǎng)泛(fàn)应(yīng)用(yòng),废(fèi)旧(jiù)电(diàn)池(chí)的(de)处(chù)理(lǐ)已(yǐ)经(jīng)成(chéng)为(wèi)一(yī)个(gè)全球(qiú)性(xìng)的(de)难(nán)题(tí)。而(ér)现(xiàn)在(zài),通(tōng)过(guò)这(zhè)种(zhǒng) “精(jīng)准(zhǔn)治(zhì)疗(liáo)” 技(jì)术(shù),废(fèi)旧(jiù)电(diàn)池(chí)就(jiù)有(yǒu)了(le) “重(zhòng)生(shēng)” 的(de)机(jī)会(huì),可(kě)以(yǐ)重(zhòng)新(xīn)投(tóu)入(rù)使(shǐ)用(yòng),减(jiǎn)少(shǎo)了(le)对(duì)新(xīn)电(diàn)池(chí)的(de)需(xū)求(qiú)。这(zhè)不(bù)仅(jǐn)节(jié)约(yuē)了(le)宝(bǎo)贵(guì)的(de)资(zī)源(yuán)和(hé)能(néng)源(yuán),还(hái)降(jiàng)低(dī)了(le)碳(tàn)排(pái)放(fàng),为(wèi)保(bǎo)护(hù)我(wǒ)们(men)的(de)地(de)球(qiú)家(jiā)园(yuán)做(zuò)出(chū)了(le)重(zhòng)要(yào)贡(gòng)献(xiàn)。就(jiù)像(xiàng)给(gěi)地(de)球(qiú)妈(mā)妈(mā)减(jiǎn)轻(qīng)了(le)一(yī)个(gè)沉(chén)重(zhòng)的(de)负(fù)担(dān),让(ràng)我(wǒ)们(men)的(de)环(huán)境(jìng)变(biàn)得(de)更(gèng)加(jiā)美(měi)好(hǎo)。

复(fù)旦(dàn)大(dà)学(xué)的(de)这(zhè)项(xiàng)研(yán)究(jiū)成(chéng)果(guǒ),在(zài)学(xué)术(shù)界(jiè)引(yǐn)起(qǐ)了(le)广(guǎng)泛(fàn)的(de)关注(zhù),就(jiù)像(xiàng)一(yī)颗(kē)投(tóu)入(rù)平(píng)静(jìng)湖(hú)面(miàn)的(de)石(shí)子(zi),激(jī)起(qǐ)了(le)层(céng)层(céng)涟(lián)漪(yī)。它(tā)也(yě)为(wèi)锂(lǐ)电(diàn)池(chí)行(xíng)业(yè)带(dài)来(lái)了(le)新(xīn)的(de)希(xī)望(wàng),就(jiù)像(xiàng)一(yī)盏(zhǎn)明(míng)灯(dēng),照(zhào)亮(liàng)了(le)锂(lǐ)电(diàn)池(chí)未(wèi)来(lái)发(fā)展(zhǎn)的(de)道(dào)路。未(wèi)来(lái),随(suí)着(zhe)技(jì)术(shù)的(de)进(jìn)一(yī)步(bù)完(wán)善(shàn)和(hé)推(tuī)广(guǎng),我(wǒ)们(men)有(yǒu)理(lǐ)由(yóu)期(qī)待(dài),会(huì)看(kàn)到(dào)更(gèng)多(duō) “重(zhòng)生(shēng)” 的(de)锂(lǐ)电(diàn)池(chí)出(chū)现(xiàn)在(zài)我(wǒ)们(men)的(de)日(rì)常(cháng)生(shēng)活(huó)和(hé)工(gōng)业(yè)生(shēng)产(chǎn)中(zhōng)。这(zhè)不(bù)仅(jǐn)将(jiāng)提(tí)升(shēng)各(gè)种(zhǒng)设(shè)备(bèi)的(de)使(shǐ)用(yòng)寿(shòu)命(mìng),还(hái)将(jiāng)为(wèi)环(huán)境(jìng)保(bǎo)护(hù)和(hé)可(kě)持(chí)续(xù)发(fā)展(zhǎn)注(zhù)入(rù)强(qiáng)大(dà)的(de)动(dòng)力(lì)。

复(fù)旦(dàn)大(dà)学(xué)科(kē)研(yán)团(tuán)队(duì)的(de)这(zhè)项(xiàng)创(chuàng)新(xīn)技(jì)术(shù),就(jiù)像(xiàng)一(yī)把(bǎ)神(shén)奇(qí)的钥匙,为锂电池的 “重生” 打开了一扇高效、低成本的大门。它成功解决了锂电池老化和衰减的难题,为绿色能源的发展开辟了一条崭新的道路。我们满心期待这项技术能够尽快实现商业化应用,到那时,它将为我们的生活带来更多便利和环保的解决方案,让我们一起拥抱这个充满希望的未来吧!你是不是也和我一样,对未来充满了期待呢?

新闻来源:

https://news.fudan.edu.cn/2025/0213/c31a144158/page.htm

论文链接:

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

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