續航翻倍、-50℃仍高效放電！我國鋰電池再迎新突破

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【 續航翻倍、-50℃仍高效放電！

我國鋰電池再迎新突破 】

來源：央視新聞

近日，由南開大學和上海空間電源研究所等單位科研人員組成的團隊，取得了一項首創性的突破。通過全新的電解液技術，有望使現有鋰電池在同等大小和重量的情況下，實現續航力的成倍提升，耐低溫性能也明顯增強。

記者26日從南開大學獲悉，該?；瘜W學院研究員趙慶，中國科學院院士、南開大學常務副校長陳軍團隊，聯合上?？臻g電源研究所研究員李永，打破鋰電池延續兩百年的“氧配位”傳統，創新設計出氟配位的新型電解液。

該技術用氟原子取代氧原子溶解鋰鹽，大幅提升溶劑利用率，成功研制出能量密度高達700瓦時/公斤的鋰金屬電池。更關鍵的是，新電池在-50℃的極寒環境中，仍能釋放接近400瓦時/公斤的高能量，為新能源汽車及極地探索等場景提供全新動力方案。

相關研究成果于北京時間2月26日在線發表于國際學術期刊《自然》上。

來源：Science

新電池的核心突破在于內部的電解液，它在電池中起著傳導離子的功能，就像正負極之間的一條“高速公路”，對于電池的能量效率、工作穩定性與溫度適應性等都有關鍵意義。

長久以來，氧原子被認為是電解液溶劑中不可或缺的元素。如目前商用的鋰電池電解液通常由鋰鹽和碳酸酯類溶劑組成，鋰與碳酸酯溶劑中氧的離子-偶極作用可促進鋰鹽的溶解。

然而，這種溶劑浸潤性差，用量多，導致電池能量密度始終難以進一步提升；同時，強相互作用會阻礙電池中界面電荷轉移，限制低溫性能，通常-50℃以下電池就難以工作。

南開大學化學學院研究員趙慶表示，電解液既想讓離子快速解離，又想讓離子發生快速的電荷轉移反應，兩者實際上是有一定矛盾的。我們就想到了同周期的氟元素，因為氟和鋰的配位更弱一些，容易讓鋰離子發生電荷轉移，這樣的話整個電池的功率密度就得到提升。

為此，研究團隊設計合成了系列新型氟代烴溶劑分子，通過精準調控氟原子的電子云分布及分子空間結構，使鋰離子得以穩定、高效地與氟原子發生配位，從而完成電解質溶解與離子傳導功能，成功取代了傳統的鋰-氧配位方式。

通過進一步優化分子結構，團隊厘清了該類電解液的設計原則和鋰金屬相容性規律。相比于傳統基于鋰-氧配位的電解液體系，由于氟代烴溶劑浸潤性好，利用率高，可顯著降低電解液用量；同時鋰與氟配位更弱，在低溫下電池仍可實現快速的電荷轉移過程。

基于此新型電解液體系，團隊打造出室溫條件下700瓦時/公斤超高比能鋰電池，同時在-50℃環境中，鋰電池仍展現出接近400瓦時/公斤的高能量密度，為新能源汽車、極地科考、高空長航飛行器、具身智能機器人等對能源密度與環境適應性要求極高的應用場景，提供了切實可行的技術路徑。

趙慶介紹，通過氟配位實現鋰鹽溶解的關鍵是調控氟原子的電子密度和溶劑分子的空間位阻，基于該電解液的鋰電池將具有高比能、耐低溫等優勢。

陳軍指出，該項技術具備廣泛的產業化前景，有望在新能源交通、智能裝備、低空運行系統、嚴寒地區基礎設施以及航空航天等關鍵領域發揮重要作用。

（來源：新華社、央視新聞、南開大學；整理：Penn）

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