湖南工程学院彭慧胜院士工作站首席专家、复旦大学高分子科学系彭慧胜/高悦团队重要成果《外部供锂技术突破电池的缺锂困境和寿命界限》(External Li supply reshapes Li-deficiency and lifetime limit of batteries)于北京时间2月13日凌晨在《自然》(Nature)主刊上发表。这一策略成功将锂电池的循环寿命提升了1-2个数量级,为锂电池技术带来了革命性的突破,院士工作站唐志航教授参与研究。
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在研究过程中,团队打破了传统的研究范式,坚定秉持“AI for Science”的核心理念。将化学信息学与机器学习技术紧密结合,以应对锂载体分子设计这一复杂性挑战。通过整合包括分子电化学活性、分解电压、溶解度等在内的240种候选分子的物理化学性质,团队构建了一个全面的分子性质数据库。随后利用非监督机器学习算法对海量数据进行深入筛选,优化分子结构,并巧妙地引入了有机化学、电化学、材料工程技术等多领域的关联性质,进一步增强了分子设计的准确性和可靠性。通过这一系列创新方法,团队成功获得了前所未有的锂载体分子,这一成就不仅验证了AI for Science理念在实际科研工作中的有效性,也为锂电池技术的发展开辟了新的方向。
这一研究成果的应用前景异常广阔。在新能源汽车领域,更长循环寿命的锂电池将显著提升车辆的续航能力和使用寿命,降低用户的使用成本,有力推动新能源汽车的普及和发展。同时,在储能系统方面,这一技术可以广泛应用于大规模储能设施,如电网储能、风能和太阳能等可再生能源的储能系统,提高能源利用效率,促进可再生能源的广泛应用和可持续发展。此外,这一技术还有望应用于移动设备、航空航天等多个领域,为这些领域提供更高性能、更可靠的能源解决方案,推动相关产业的技术进步和升级。
这一研究成果的影响同样深远。它不仅为锂电池技术的未来发展开辟了新的路径,充分展示了跨学科合作与AI技术在科学研究中的巨大潜力和广阔前景,还可能引领电池行业的技术革新和产业升级,推动电池技术向更高水平迈进。同时,这一成果也激发了科研界对AI for Science理念的更多探索和实践,推动了科学研究方法的创新和发展,为科研工作的未来提供了新的思路和方法。可以预见,在未来的科学研究中,AI技术将发挥越来越重要的作用,成为推动人类社会进步和发展的重要力量。
复旦大学为独立通讯单位,高分子科学系、聚合物分子工程全国重点实验室、纤维材料与器件研究院、高分子科学智能中心彭慧胜教授和高悦青年研究员为该论文通讯作者,高分子科学系博士研究生陈舒为第一作者,合作单位包括南开大学、湖南工程学院和深圳大学。研究得到科技部、国家自然科学基金委、上海市科委、复旦大学科学智能专项基金等项目支持。
湖南工程学院彭慧胜院士工作站成立以来,我校与彭慧胜院士团队在技术研发、学术交流、人才培养等方面开展深度合作,提升人才培养水平,推动科研成果转化与应用,共同推动智能技术的创新发展和成果转化,为实现湖南“三高四新”美好蓝图贡献智慧和力量。
论文链接:https://www.nature.com/articles/s41586-024-08465-y
(审核:刘洞波 文山东 杨欢)