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零碳情报
【 续航翻倍、-50℃仍高效放电！
我国锂电池再迎新突破 】
来源：央视新闻
近日，由南开大学和上海空间电源研究所等单位科研人员组成的团队，取得了一项首创性的突破。通过全新的电解液技术，有望使现有锂电池在同等大小和重量的情况下，实现续航力的成倍提升，耐低温性能也明显增强。
记者26日从南开大学获悉，该校化学学院研究员赵庆，中国科学院院士、南开大学常务副校长陈军团队，联合上海空间电源研究所研究员李永，打破锂电池延续两百年的“氧配位”传统，创新设计出氟配位的新型电解液。
该技术用氟原子取代氧原子溶解锂盐，大幅提升溶剂利用率，成功研制出能量密度高达700瓦时/公斤的锂金属电池。更关键的是，新电池在-50℃的极寒环境中，仍能释放接近400瓦时/公斤的高能量，为新能源汽车及极地探索等场景提供全新动力方案。
相关研究成果于北京时间2月26日在线发表于国际学术期刊《自然》上。
来源：Science
新电池的核心突破在于内部的电解液，它在电池中起着传导离子的功能，就像正负极之间的一条“高速公路”，对于电池的能量效率、工作稳定性与温度适应性等都有关键意义。
长久以来，氧原子被认为是电解液溶剂中不可或缺的元素。如目前商用的锂电池电解液通常由锂盐和碳酸酯类溶剂组成，锂与碳酸酯溶剂中氧的离子-偶极作用可促进锂盐的溶解。
然而，这种溶剂浸润性差，用量多，导致电池能量密度始终难以进一步提升；同时，强相互作用会阻碍电池中界面电荷转移，限制低温性能，通常-50℃以下电池就难以工作。
南开大学化学学院研究员赵庆表示，电解液既想让离子快速解离，又想让离子发生快速的电荷转移反应，两者实际上是有一定矛盾的。我们就想到了同周期的氟元素，因为氟和锂的配位更弱一些，容易让锂离子发生电荷转移，这样的话整个电池的功率密度就得到提升。
为此，研究团队设计合成了系列新型氟代烃溶剂分子，通过精准调控氟原子的电子云分布及分子空间结构，使锂离子得以稳定、高效地与氟原子发生配位，从而完成电解质溶解与离子传导功能，成功取代了传统的锂-氧配位方式。
通过进一步优化分子结构，团队厘清了该类电解液的设计原则和锂金属相容性规律。相比于传统基于锂-氧配位的电解液体系，由于氟代烃溶剂浸润性好，利用率高，可显著降低电解液用量；同时锂与氟配位更弱，在低温下电池仍可实现快速的电荷转移过程。
基于此新型电解液体系，团队打造出室温条件下700瓦时/公斤超高比能锂电池，同时在-50℃环境中，锂电池仍展现出接近400瓦时/公斤的高能量密度，为新能源汽车、极地科考、高空长航飞行器、具身智能机器人等对能源密度与环境适应性要求极高的应用场景，提供了切实可行的技术路径。
赵庆介绍，通过氟配位实现锂盐溶解的关键是调控氟原子的电子密度和溶剂分子的空间位阻，基于该电解液的锂电池将具有高比能、耐低温等优势。
陈军指出，该项技术具备广泛的产业化前景，有望在新能源交通、智能装备、低空运行系统、严寒地区基础设施以及航空航天等关键领域发挥重要作用。
（来源：新华社、央视新闻、南开大学；整理：Penn）
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