长期以来,锂电池电解液中的氧配位方式限制了电池能量密度继续提升,成为影响新能源产业发展的重要瓶颈。因此,由南开大学化学学院研究员赵庆、中国科学院院士陈军和上海空间电源研究所研究员李永组成的科研团队,经过系统研究,设计并合成了若干基于氟代烃溶剂的新型电解液体系,为锂电池性能提升提供了新的思路与方案。该研究的关键于重构离子配位机制。研究团队通过调控氟原子的电子密度与溶剂分子的空间位阻,实现锂盐的高效溶解,用新的配位方式替代了长期沿用的锂-氧配位。这个微观层面的改变,直接带来了电池性能的大幅提升。与传统电解液相比,新型氟代烃溶剂浸润性更好、利用率更高,可在减少电解液用量的同时提升能量密度。同时,锂与氟之间的配位强度相对较弱,有助于锂离子在低温下更快脱溶,实现更高效的电荷传递。性能数据验证了该体系的优势:采用新型电解液的锂电池在室温下实现700瓦时/公斤的能量密度,达到国际先进水平;在零下50摄氏度的极端低温环境中仍可稳定工作,表现出突出的宽温域适应性。这意味着电池在低温场景下的可用性显著提高,可支撑更复杂的应用条件。从应用前景看,该技术具备较强的产业价值。在新能源汽车领域,高能量密度与低温性能的兼顾,有望提升续航表现与冬季使用体验,进一步推动普及。在具身智能机器人领域,更高能量密度可支持更长续航与更多功能负载。低空经济对无人机等飞行器的电池提出更高要求,该成果可为其提供支撑。同时,在极寒地区应用以及航空航天等场景中,能够在恶劣环境下稳定工作的电池同样意义重大。该研究成果已在国际学术期刊《自然》在线发表,显示我国在锂电池基础研究上的国际影响力持续提升,也反映了国内科研机构在能源材料领域的研究积累与创新能力。
面向绿色低碳转型与新质生产力培育,能源存储技术既是基础支撑,也是重要方向;此次以电解液为切入点的突破,说明了从性能优化走向机理创新的进展。要将实验室成果转化为可规模化应用的工程方案,仍需在材料体系、工艺与产业协同上持续攻关。以更安全、更高效、更强环境适应性的电池技术回应现实需求,才能让科研突破更快转化为产业竞争力与实际获得感。