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电车可能要无敌了,复旦这个“吊瓶”轻松让电池寿命翻10倍。

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众所周知,现在新能源车渗透率都这么高了,但还是有不少人在持币观望。

原因嘛大家也都明白,抛开安全性啥的不说,电池的寿命焦虑绝对榜上有名——想想哈,咱这手机电池用几年都 “ 续航尿崩 ” ,那要是车上的电池,不得崩的更多。

到时候不但电池换不起、卖车还掉价多,搁谁心里能不犯嘀咕。

但!是!大的要来了,就在前几天,复旦大学的科学家们在《 Nature 》上发了一篇逆天文章,直接给锂电池行业整沸腾了。

简单来说,他们整出来一个比较离谱的操作:给电池打针续命。

老电池不是容易衰减成战五渣了嘛,不要紧,现在只要扎一针 " 神仙水 " ,就能让你的老伙计直接秽土转生,重返巅峰性能直接拉回出厂状态,别说续命 +1s ,就算 +114514s 都没啥问题。。。

说实话,刚看到这个新闻的时候差评君也惊了,这要真能实现,那不比油车的燃油宝还牛逼?不过本着严谨态度,咱还是得扒一扒《 Nature 》的原论文考证一下。

然而等哥们下载完研究了一番以后,才发现这电池 “ 燃油宝 ” 比哥们想象的还要狠。。。

具体怎么个狠法宁先别急,咱先简单先复习下传统锂电池的 " 折寿 " 原理。。

众所周知,电池充放电说白了就是锂离子在正负极来回跑,但是你要用久了,这些锂离子里就有掉队的。

比方说本来该跑去阳极放电,结果中途跟别的元素反应了的;在负极沉淀下来变枝晶,刺穿电池隔膜引起短路的;跟电极材料反应变成固体 SEI 膜的。。。反正离子这玩意就是会越用越少,能干活的锂少了,电池自然就没劲儿了。

更惨的是,以前还只有结构适合容纳锂的材料才能当电极,比如石墨这种天生多孔的,但锂离子要是都跑到石墨电极里,材料体积就会膨胀,影响电极寿命。

而那些结构稳定又便宜的材料,又因为没法容纳锂离子,就只能坐冷板凳。

以往咱们讲电池技术进步的时候,都是说电极材料上要怎么怎么更新,但这次复旦的专家们却开了个新脑洞:

既然电池虚了是缺锂,那咱直接给它静脉注射不就完了?

不过这事虽然说着简单粗暴,但做着可就难多了,得满足一堆奇葩要求:

首先这东西是要跟电池内部发生化学反应,而光在反应这块儿就有不少讲究。

比方说,在电池充电时的电压范围里,化学反应要能进行,一般要求要在 2.8 - 4.3V 内;其次发生的化学反应必须是不可逆的,不然补充进去的锂离子又会被消耗掉;而且这个反应后的产物还要能从电池里排出去,不影响电池里原来的化学环境。

除了这些,这种物质还得在电解液里能溶解;制造过程还要保证化学稳定性,别搁流水线上就炸了。

等到这些条件加起来,那就比砍一刀还难了,所以这也不怪以前的科学家没人这么干。

不过,现在都 2025 年了,机器人都扭上大秧歌了,有些事还真不一定全靠人去干。

这次复旦大学的科学家们就是这么想的,他们先按照有机电化学的理论,挑出来 240 种看起来差不多能用的分子,完事儿把这些分子的基本特性告诉 AI ,让 AI 帮忙计算出这些分子到底能不能放电池里面,最后再让 AI 挑出一个最合适的分子出来。

听起来好像 AI 把这些事都包圆了,实际倒没大家想的这么夸张。因为这里人家科学家自己动手的地方也很多,比如用机器学习算法自己搭了一个计算模型,而不是现在市面上爆火的这些大模型。

总之,在 AI 的帮助下,最后科学家们找到了一个最合适的分子,叫LiSO ₂ CF ₃。

简单来说,这货就是个自带锂元素的 " 能量包 " ,当电池容量开始拉胯的时候,你一针扎下去就完了。然后当电池充电电压冲到 2.8V 以上时,这个 LiSO₂ CF₃ 就会原地裂开,释放出大量锂离子补充损耗。

更厉害的是,这货的分解产物是二氧化硫和氟碳气体,这些气体会直接从电池排气孔溜走,根本不在电池里留宿,完美避开了污染内部环境的可能性。

找是找着了,但具体怎么样,还得跟现实里练一练才知道啥样。结果科学家们把这玩意一制造出来以后,就整体压麻呆住了。

他们在实验室里找了一节容量衰减到 85% 的磷酸铁锂电池,然后打了一针这个 “ 电池宝 ” 以后,电池容量是越用越多, 1824 次循环直接变成了 99.6% !

而且接下来又进行了 11818 次循环,完事儿容量还有 96.0% ,只掉了三个点。。。

这有多离谱呢,普通磷酸铁锂电池撑死循环 3000 次就该退役了,但只要打一针,循环 11818 次后还能剩 96% 。。。

按每天充一次电算,这电池能用 32 年,比车架寿命都长。以后怕是车都报废了,电池还能拆下来给孙子当充电宝用。

而且根据测算,这种打针修复的成本只有造新电池的 1/150 ,这简直就是把废铁变黄金的炼金术啊。。。

除了这个,更绝的是这技术直接把电池材料选择的天花板给掀了。

还记得咱前面说的那些因为 " 存不住锂 " 被雪藏的材料吧?比如硫化聚丙烯腈这种便宜大碗的材料,成本只有钴基材料的五分之一,现在全都能重出江湖。

这篇论文里,科学家们就做一次实验,把正极材料全换成不含锂的硫化物,然后在电解液里溶解 LiSO ₂ CF ₃。

结果这波操作下来电池性能直接原地起飞,传统锂电池能量密度也就 200-300Wh/kg 的水平,但用了这招的无正极电池直接飙到 1192Wh/kg ,比特斯拉 4680 电池还高出三四倍。

要按这数据换算,这如果塞进电动车里,续航怕不是能破 2000 公里,别说充电焦虑,加油站老板怕不是得连夜改行做充电桩。

听起来是真牛逼,不过兄弟们也别急着把油车卖了。

毕竟这技术现在还卡在实验室阶段,还没到工厂生产,要是全都靠实验室里的博士生们手工提纯,车企财务总监听了估计能当场心梗。虽说现在有 AI 帮忙,但这玩意的持续研发还得靠科研民工们爆肝。

还有一个问题是,虽然论文里说这技术能把锂枝晶问题缓解不少,但终究没彻底解决这个锂电池界的祖传老六,如何防止枝晶引起短路,也是行业内目前都不好解决的问题。

而且电解液的消耗, SEI 膜生成的这些根本问题也都没得到解决,再加上每次补锂都会排出二氧化硫和氟碳气体,这玩意处理不好怕是要被环保局请喝茶。

所以玩意实际上算是现在这些液体电池的一个大版本补丁,但行业内未来发力的方向,应该还是固态电池。

不过不管怎么说,这次突破绝对给电池界开了个新副本。以前咱们修电池就像给破屋补漏,越修越破;现在直接是给打上五号化合物了,边用边修还能越用越新。

照这个趋势发展,《 赛博朋克 2077 》里能自我修复的义体电池,指不定再过些年就搬到你的电动车上了。

至于现在还在考虑买电车的车主,建议咱要么还是趁这几年早点决定,要么就再等上几年。

等这技术,还有固态电池啥的量产了,新能源车怕是要开启新一轮狂暴模式了,到时候别说加油站,怕是中石化都得转型卖充电桩了。

撰文:纳西

编辑:江江 & 面线

美编:萱萱

图片、资料来源

External Li supply reshapes Li deficiency and lifetime limit of batteries

Issues and challenges facing rechargeable lithium batteries

中国青年报等,部分图源网络

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