我國科研團隊打破了長久以來鋰電池電解液中氧配位的動力學束縛，設計合成了系列基于氟代烴溶劑的新型電解液體系，助力鋰電池的能量密度達到700瓦時/公斤。
該研究成果由南開大學化學學院研究員趙慶，中國科學院院士、南開大學常務副校長陳軍，聯合上海空間電源研究所研究員李永帶領團隊共同取得，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。
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，導致鋰電池能量密度難以進一步提升；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。
為此，科研人員設計合成了系列新型氟代烴溶劑分子，實現電解液中鋰鹽的有效溶解，成功取代了傳統的鋰-氧配位方式。相比于傳統基于鋰-氧配位的電解液體系，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。
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。
“基于該電解液的高比能電池在新能源汽車、具身智能機器人、低空經濟以及極寒地區和航空航天等領域具有廣闊的應用潛力。”陳軍說。
