新能源车电池的性能衰减长久以来一直是制约行业发展的关键问题。据最新评估数据显示,一辆新能源车在使用四年后,其电池容量可能会减少近四分之一,这一数据引发了业界的广泛关注。
电池衰减的根源在于其化学特性和日常使用中的损耗。在电池的充放电循环中,锂离子在交换膜中来回穿梭,久而久之,部分锂离子会失去活性并在电池内部沉积,形成一层电绝缘的外壳,从而严重影响电池的性能。温度的剧烈变化和频繁的快充也会加速电池的衰减。虽然快充技术为车主提供了便利,但高倍率的充电过程会对电解液和电芯造成损害,导致电池性能急剧下降。
面对这一挑战,高悦提出了一种创新的解决方案。她表示,通过一种类似于药物注射的方法,可以将一种特殊的载体注入到废旧且性能衰减的电池中,这种载体能够精准地补充电池中流失的锂离子,从而恢复电池的容量。更令人振奋的是,采用这一技术后,电池不仅能够恢复到出厂时的健康状态,其循环寿命还能从原来的500至2000次提升至超过12000至60000次,这一突破也打破了电池材料中必须含锂的束缚规则。
为了研发出这种能够为锂电池带来“重生”的材料,彭慧胜和高悦的团队借助了AI技术和化学信息学的力量。他们将分子结构和性质数字化,并引入了有机化学、电化学和材料工程技术等多个领域的大量关联性质,构建了一个庞大的数据库。通过非监督机器学习的方法,他们成功地从数据库中筛选并预测出了一种全新的锂离子载体分子——三氟甲基亚磺酸锂(CF3SO2Li),这一分子在以往的文献中从未被报道过。
在成功合成出新分子后,研究团队进行了一系列严格的实验验证。他们发现,这种新分子不仅满足了各种严苛的性能要求,而且其成本较低、易于合成。更重要的是,所有的验证实验都是在真实的电池器件上完成的,这进一步证明了其在实际应用中的可行性。
目前,该团队正在全力推进锂离子载体分子的规模化制备工作。未来,他们计划与国际领先的电池企业展开合作,共同努力将这一创新技术转化为实际的产品和商品。一旦这一转化成功,新能源锂电池的性能将实现质的飞跃,从而进一步推动新能源车行业的快速发展。