AI助力：“魔法药水”让废旧锂电池重获新生

作者段跃初

在全球倡导绿色出行与可持续发展的时代浪潮下，电动汽车凭借其环保节能的优势，市场规模呈现出爆发式增长态势。然而，随着电动汽车保有量的急剧攀升，一个日益严峻的问题逐渐浮出水面——大量废弃的锂离子电池堆积如山，成为亟待解决的环境与资源难题。不过，近期中国科研团队的一项突破性研究，为这一困境带来了全新的解决方案：他们借助人工智能发现了一种“魔法药水”，能够让死亡的电池重获新生。相关研究成果已发表于国际顶级学术期刊《自然》，引发了全球科学界与产业界的广泛关注。

废旧锂电池的严峻现状

通常情况下，电动汽车电池容量一旦降至原始水平的80%以下，便意味着其走到了使用寿命的终点，这一过程往往发生在使用8 - 10年后。而电池成本在整车成本中的占比高达约40%，由此可见电池在电动汽车中的重要地位。随着电动汽车消费市场的迅猛扩张，废旧电池的数量也在以惊人的速度增长。据联合国开发计划署于2024年9月发布的报告预测，到2040年，全球需要处理的废旧锂离子电池数量将从2025年的约90万吨飙升至2050万吨。作为全球电动汽车部署的领军者，中国在这方面面临的压力尤为巨大，每年已需处理高达280万吨的退役电池 。这些废旧电池若得不到妥善处理，不仅会造成锂、钴、镍等稀有金属资源的浪费，还可能因重金属泄漏对土壤、水源等生态环境造成严重污染。

科研团队的创新探索

面对废旧锂电池带来的严峻挑战，上海复旦大学的化学家高跃及其同事敏锐地意识到，对延长锂离子电池寿命的需求将会持续上升。他们将研究目标聚焦于寻找一种能够通过注入锂离子来补充“死亡”电池的分子。然而，在浩瀚的化学物质世界中，确定哪种分子能够胜任这一工作以及其合适的化学结构，无异于大海捞针。于是，研究团队大胆决定借助先进的机器学习技术来攻克这一难题。

研究人员采用了一个经过化学规则训练的人工智能模型，为其输入庞大的电化学反应数据库，让模型依据设定的条件，如在电解质溶液中良好的溶解性、相对较低的生产成本等，在海量数据中筛选能够满足要求的分子。经过复杂的运算与分析，该模型最终推荐了三种候选分子，团队进一步研究后确定了其中一种名为三氟甲基亚磺酸锂（LiSO₂CF₃）的盐为理想选择。

令人振奋的实验成果

在确定了关键物质后，研究人员将三氟甲基亚磺酸锂溶解在电解质溶液中进行测试，这种特殊的电解质溶液能够为离子在电池正负极间的传导搭建桥梁。高跃形象地将这一过程比喻为给人类患者注射，“如果我们可以给病人注射以帮助他们恢复，为什么我们不能为干涸的电池提供一种神奇的药剂呢？”

实验结果令人振奋不已。这种化学混合物对磷酸铁锂（LFP）电池的寿命延长效果显著。一般来说，电动汽车的LFP电池在经历约2000次充放电循环后就会被判定为“死亡”，而通过在电池接近容量阈值时添加这种电解质，研究团队每次都能使电池恢复大部分容量，其工作性能几乎与新电池不相上下。在持续的实验中，该电池经过近12000次充放电循环后，容量依然恢复到了96%。后续针对NMC（镍、锰和钴）锂离子电池的实验也表明，该方法同样行之有效，充分证明了这一技术的广泛适用性。

未来展望与面临挑战

目前，复旦大学已与中国电池材料制造商浙江永泰新材料公司展开合作。高跃对未来充满憧憬，他构想了一个广泛覆盖的“电池充电站”系统。在这个理想场景中，电动汽车车主无需再为电池报废而烦恼，只需将“死亡”的电池送到“充电站”，就能让其重新焕发活力。

不过，这一创新技术距离大规模应用仍面临诸多挑战。中国西安交通利物浦大学研究电池材料的刘晨光虽未参与此项研究，但他指出，该方法首先需要与各种不同化学成分的电池兼容，以确保其广泛适用性；其次，必须对复活电池的安全性进行全面、严格的测试，因为电池安全直接关系到电动汽车的使用安全和消费者的生命财产安全。此外，电动汽车的电池组结构复杂，由数百甚至数千个电池、热控制系统和其他组件构成，而目前的实验仅在单个电池上取得成功，如何将这一技术顺利应用到整个电池组，还需要科研人员进一步深入探索和研究 。

伦敦咨询公司Circular Energy Storage的电池再利用和回收分析师、董事总经理汉斯·埃里克·梅林表示，该团队的方法是目前中国电动汽车电池最接近“直接回收过程”的方法，具有重要的创新性和探索价值。他认为研究人员的提议可能存在一定的商业机会，但由于电动汽车电池本身寿命较长，可能长达15年，这在一定程度上限制了该技术的市场规模。同时，该技术的应用还需要对电池组设计进行调整，以允许电解质的注入，而这可能会对电池组其他性能产生影响，他质疑道：“如果（所需的修改）在某种程度上干扰了电池性能所需的其他设计方面，那么这些好处是否值得？”

尽管前路充满挑战，但这项研究无疑为解决废旧锂电池问题开辟了一条全新的道路。随着技术的不断完善与发展，或许在不久的将来，“魔法药水”能让废旧锂电池重获新生不再是梦想，而是成为可持续能源发展的重要助力，为我们的环境和能源未来带来更多希望 。

参考文献

[1] 联合国开发计划署报告. (2024). 全球废旧锂离子电池发展预测报告

[2] 游晓英. (2025). 人工智能发现了一种“魔法药水”，可以将死亡的电池复活. 科学美国人

[3] 刘晨光等. 锂离子电池材料与性能研究进展[J]. 电池科学与技术, 2024, 32(3): 45 - 52.

[4] 梅林, 汉斯·埃里克. 电动汽车电池回收与再利用现状及趋势[J]. 能源与环境研究, 2025, 18(1): 78 - 85.