图1. 受基因转录启发的无负极锂金属电池界面修饰层的示意图鉴于此，上海交通大学变革性分子前沿科学中心孙浩团队与姚广保、王飞、李俊等多个课题组开展多学科交叉合作，通过借鉴基因转录过程的遗传信息载体——脱氧核糖核酸（DNA）丰富的可编程性，以及其高效的物质（核苷三磷酸，NTP）和能量（三磷酸腺苷，ATP）调控过程，首次提出面向无负极电池的“可编程”DNA界面修饰层，利用DNA含氮碱基对与锂离子的配位作用，显著改善“负极集流体—电解液”界面上锂离子的吸附、成核和沉积过程（图1）。利用DNA优异的可编程性和动态响应性，有效提升了锂金属沉积-剥离过程的可逆性和动力学，实现无负极电池循环稳定性、能量密度和倍率性能的协同提升。相关研究成果以“Programmable DNA Interphase Layers for High-Performance Anode-Free Lithium Metal Batteries”为题发表在Adv. Mater.（先进材料）上。第一作者为变革性分子前沿科学中心博士生欧阳兆锋、博士后王研和博士生王硕，通讯作者为孙浩副教授，第一通讯单位为上海交通大学变革性分子前沿科学中心。这项工作得到了国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费专项资金和上海交通大学变革性分子前沿科学中心的大力支持。研究团队首先通过密度泛函理论（DFT）探究了锂离子（Li+）和DNA四个位点之间的相互作用，包括腺嘌呤-胸腺嘧啶碱基对（A-T）、胞嘧啶-鸟嘌呤碱基对（C-G）、脱氧核糖和磷酸盐（图2a-c）。其中，锂离子与C-G碱基对表现出最高的结合能，为-5.64 eV。通过紫外可见光谱（UV-Vis），明显发现DNA-Li+复合物在260 nm处的吸光度降低，并且207 nm处的峰明显蓝移，表明Li+与DNA之间存在强耦合作用（图2d）。通过傅里叶变换红外（FTIR）光谱，C-N伸缩振动和C-N-C伸缩振动出现红移，进一步证明DNA中丰富的含氮官能团与Li+存在强耦合作用，形成Li-N键（图2e，f）。同时结合锂离子迁移数和透射电镜，证实了DNA和Li+之间的强耦合作用，促进了Li+在负极-电解液界面处的去溶剂化过程，提升了电池的动力学和倍率性能；同时DNA界面层使锂离子流均匀化，诱导了锂金属的均匀成核（图2g-l）。
图2. DNA与锂离子的强耦合作用分析扫描电子显微镜（SEM）和激光共聚焦显微镜（LCSM）显示DNA具有优异的成膜性，可以在铜箔上规模化制备超薄（120 nm）和超轻（~0.01 mg cm−2）界面层，最大程度降低了对无负极电池能量密度的影响（图3a，b）。通过组装锂铜半电池，发现DNA界面层有效降低了成核过电位，实现了稳定可逆的沉积剥离行为（图3c-g），在1 mA cm−2和1 mAh cm−2条件下，循环425次的平均库伦效率约99.2%，即使在15 mA cm−2和10 mAh cm−2的极端条件下，也可以实现可逆的沉积和剥离行为，与以往报道的界面层相比，显著提高了电池的电化学性能。电化学阻抗（EIS）结果显示，基于DNA界面层的锂-铜半电池在循环200次后界面阻抗没有明显增加（图3h，i），表明该界面层有效抑制了负极-电解液界面的副反应，从而实现了高度可逆的锂金属沉积和剥离过程。
图4. 锂沉积形貌及界面层成分分析基于DNA界面层的无负极磷酸铁锂全电池（正极面容量3.3 mAh cm−2），表现出更高的循环稳定性和倍率性能，电池在400圈稳定循环中的平均库伦效率为99.1%，5C倍率下的容量保持率为64.3 %。电池的能量密度和功率密度分别为512 Wh kg−1和2646 W kg−1，与以往工作相比表现出显著优势（图5a-e）。此外，基于DNA界面层制备的容量为55 mAh的无负极软包电池在循环60次后实现了54.5%的容量保持率，进一步展示了其实际应用潜力（图5f，g）。
根据环洋市场咨询（Global Info Research)项目团队最新调研，预计2030年全球无人机锂电池产值达到2457百万美元，2024-2030年期间年复合增长率CAGR为9.6%。 无人机锂电池是无人机动力系统中存储并释放能量的部分。无人机使用的动力电池，大多数是锂聚合物电池，相较其他电池，锂聚合物电池具有较高的能量密度，较长寿命，同时也具有良好的放电特性和安全性。 全球无人机锂电池核心厂商有宁德新能源科技、欣旺达、鹏辉能源、深圳格瑞普和EaglePicher等，前五大厂商占有全球
根据Global Info Research项目团队最新调研，预计2030年全球封闭式电机产值达到1425百万美元，2024-2030年期间年复合增长率CAGR为3.4%。 封闭式电机是一种电动机，其外壳设计为密闭结构，通常用于要求较高的防护等级的应用场合。封闭式电机可以有效防止外部灰尘、水分和其他污染物进入内部，从而保护电机的内部组件，延长其使用寿命。 环洋市场咨询机构出版的调研分析报告【全球封闭式电机行业总体规模、主要厂商及IPO上市调研报告，2025-2031】研究全球封闭式电机总体规
