零下50℃也能高效放电,我国科学家研收回锂电池新配方

2月26日消息，据报道，锂电池的基础技术框架自伏特电堆诞生至今已逾两百年，而一项来自南开大学的最新研究，正试图为这一古老体系带来关键性变革。

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团队，联合上海空间电源研究所研究员李永，在《自然》杂志上发表了突破性成果：他们打破了锂电池沿用两个世纪的“氧配位”传统，创新设计出氟配位的新型电解液。

自1800年伏特发明电堆以来，电池便逐渐渗透进人类生活的每个角落。从铅酸电池、镍氢电池，到被誉为现代社会“能量心脏”的锂电池，每一次电池体系的跃迁，背后都离不开电解液的迭代。

长久以来，氧原子一直被视作电解液溶剂中不可或缺的要素——以目前商用的锂电池为例，其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，是促进锂盐溶解的关键。

然而，这一传统设计也带来了难以回避的瓶颈：溶剂浸润性差、用量大，导致电池能量密度难以进一步提升；同时，强相互作用会阻碍界面电荷转移，限制低温性能，通常零下50摄氏度以下，电池就难以正常工作。

南开团队的思路是跳出“氧”的框架。他们设计并合成了一系列新型氟代烃溶剂分子，通过精细调控氟原子的电子密度和溶剂分子的空间位阻，成功实现了锂盐在电解液中的有效溶解——这一次，锂不再依赖氧，而是与氟配位。

这一改变带来了连锁效应。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，锂与氟之间的配位作用相对更弱，在低温下仍能保持快速的电荷转移动力学。

基于这一设计，研究团队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，在零下50摄氏度的极寒环境中，这款电池仍能释放接近400瓦时/公斤的高能量，为新能源汽车、极地探索等极端场景提供了全新的动力方案。

陈军介绍了这项技术的应用前景：“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。”