新型电解液助力锂电池能量密度达到700瓦时/公斤

我国科研团队打破了长久以来锂电池电解液中氧配位的动力学束缚, 设计合成了系列基于氟代烃溶剂的新型电解液体系, 助力锂电池的能量密度达到700瓦时/公斤. 该研究成果由南开大学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, 联合上海空间电源研究所研究员李永带领团队共同取得, 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. 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, 导致锂电池能量密度难以进一步提升;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. 为此, 科研人员设计合成了系列新型氟代烃溶剂分子, 实现电解液中锂盐的有效溶解, 成功取代了传统的锂-氧配位方式. 相比于传统基于锂-氧配位的电解液体系, 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. 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. “基于该电解液的高比能电池在新能源汽车, 具身智能机器人, 低空经济以及极寒地区和航空航天等领域具有广阔的应用潜力. ”陈军说.