國內(nèi)科研團(tuán)隊(duì)鋰電池技術(shù)突破:容量翻兩倍，極寒天氣續(xù)航不打折

如果鋰電池技術(shù)的天花板還能被捅破一層，那么什么固態(tài)電池、半固態(tài)電池、鈉離子電池都得統(tǒng)統(tǒng)靠邊站。

這可能還真不是我在吹牛。最近南開大學(xué)的科研天團(tuán)搞出了一個大新聞，他們研發(fā)出一種全新的鋰電池“血液”——“氟配位”電解液。這玩意兒有多猛？簡單說就兩點(diǎn)：讓電池能裝下兩倍多的電，而且在零下50度的冰天雪地里照樣生龍活虎。

你可能不知道，自從1800年伏特發(fā)明電堆以來，電池的電解液體系中，氧原子一直被視作不可或缺的元素。在傳統(tǒng)的鋰離子電池中，電解液依靠鋰與氧之間的離子—偶極作用來溶解鋰鹽。

但這種“氧配位”體系存在先天缺陷：溶劑浸潤性差且用量多，導(dǎo)致電池能量密度始終難以進(jìn)一步提升；同時，這種強(qiáng)相互作用在低溫下會嚴(yán)重阻礙界面電荷轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致電池在零下二三十度的環(huán)境中性能就大打折扣。

這就是我們現(xiàn)在的新能源車面臨的兩大問題：鋰電池容量和續(xù)航里程再難突破，北方地區(qū)冬季電池性能和續(xù)航都大幅下降。

南開大學(xué)化學(xué)學(xué)院研究員趙慶、中國科學(xué)院院士陳軍團(tuán)隊(duì)所做的，正是用氟原子徹底取代氧原子。他們創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)合成了系列新型氟代烴溶劑分子，構(gòu)建出全新的氟配位電解液體系 。

要搞懂這項(xiàng)黑科技，咱們先打個比方。

以前的電池，就像讓鋰離子這個“小孩”被溶劑里的氧原子“家長”緊緊抱著走路。抱得太緊，天冷（低溫）或者想快跑（快充）時，“小孩”根本掙脫不開，電池自然就“掉鏈子”了。

那咱們換個“家長”抱行不行？科學(xué)家找到了氟原子來當(dāng)這個新“家長”。氟原子抱娃的姿勢更“松散”，鋰離子活動起來特別自由。就這么一個巧妙的思路轉(zhuǎn)變，直接把困擾電池界兩百年的老大難問題給破解了。

道理聽起來是這么簡單，但要實(shí)現(xiàn)起來卻沒那么容易。科研團(tuán)隊(duì)需要精準(zhǔn)調(diào)控氟原子的電子密度和溶劑分子的空間位阻，既要讓電解液里面的離子快速解離，又要讓離子發(fā)生快速的電荷轉(zhuǎn)移反應(yīng)，這兩者其實(shí)是存在矛盾的。這才是這項(xiàng)科研突破最大的含金量。

新配方帶來鋰電池性能的提升，這個數(shù)據(jù)是有點(diǎn)“不講武德”的：

新電池的能量密度沖到了700Wh/kg！這是什么概念？就現(xiàn)在你車上最好的三元鋰電池，能量密度大概在250-300Wh/kg，即便是即將量產(chǎn)的高端半固態(tài)電池，也多在350-400Wh/kg的區(qū)間。等于同樣大小的一塊電池，現(xiàn)在能多存一倍還多的電！如果裝在車上，續(xù)航里程從700公里直接跳到1500公里以上，一周一充不是夢。

最絕的是它的抗凍能力。在-50℃的極寒天氣里，它還能保持約400Wh/kg的能量。要知道，現(xiàn)在很多電動車一到零下十幾度就續(xù)航腰斬，在-50℃環(huán)境下基本就癱瘓了。這項(xiàng)技術(shù)讓電動車征服東北、遠(yuǎn)征北極都成為可能。

現(xiàn)在最難受的就是被吹捧了一整年的固態(tài)電池，以及跟在后面的半固態(tài)電池、鈉離子電池等幾個“明星”技術(shù)路線。

固態(tài)電池聽起來很牛，但制作難、成本高，就像個待字閨中的“大小姐”，遲遲無法大規(guī)模出嫁。曾毓群、王傳福這些大佬們都表過態(tài)，想要在2027年左右大規(guī)模量產(chǎn)是不可能的。想看到固態(tài)電池為電動車帶來新突破，最快也是下一次換車時的事情了。

半固態(tài)算是折中方案，但目前最好水平也就400Wh/kg左右，但考慮到成本、市場接受度等綜合因素，放在當(dāng)下屬于是食之無味，棄之可惜的雞肋。否則車企早就大規(guī)模上量了。

鈉離子電池成本低，壽命長，低溫性能好，被視為是可以平替磷酸鐵鋰的技術(shù)，但能量密度是硬傷，現(xiàn)在普遍只有120-160Wh/kg，寧德時代預(yù)計(jì)要在2027年后將第二代鈉離子電池將提升至200Wh/kg，這個容量密度的電池用在插混和增程車上還行，用在純電車上就差點(diǎn)意思了。

這么看下來，反倒是“氟配位”電解液技術(shù)從在保留鋰電高能量密度的基礎(chǔ)上，補(bǔ)齊了低溫短板。從核心專利到材料配方，都是咱們中國科學(xué)家100%自主研發(fā)的原創(chuàng)成果。

且基于現(xiàn)有的鋰電產(chǎn)業(yè)鏈，從實(shí)驗(yàn)室到落地的路徑理論上更短，成本可控。可以快速的為現(xiàn)在的鋰電技術(shù)打通任督二脈，讓鋰電池再上一個臺階。

鋰電池的痛點(diǎn)，就是電動車的痛點(diǎn)。如果鋰電池的容量密度和低溫性能兩大難題能夠有突破，就等于是電動車用戶的痛點(diǎn)被打破，那么再戰(zhàn)十年也是沒什么問題的，完全可以填補(bǔ)固態(tài)電池缺位的這段時期。

什么固態(tài)、半固態(tài)電池的，就完全可以等到下一個換車周期的時候再大規(guī)模量產(chǎn)了。（文/優(yōu)視汽車 老炮 ）

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