據(jù)“上海航天”消息，近日，由中國(guó)航天科技集團(tuán)第八研究院下屬的811所和南開(kāi)大學(xué)科研人員組成的團(tuán)隊(duì)，在國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《自然》上發(fā)布了鋰電池電解液技術(shù)的首創(chuàng)性成果：成功研制用于高能量密度與低溫電池的氫氟烴電解液，標(biāo)志著我國(guó)取得鋰電池核心技術(shù)新突破，有望使現(xiàn)有鋰電池實(shí)現(xiàn)續(xù)航力成倍提升，耐低溫性能也明顯增強(qiáng)。
811所研究員李永介紹，目前市場(chǎng)上的鋰電池，在室溫下的能量密度為300瓦時(shí)/千克左右。在零下20℃的環(huán)境下，能量密度會(huì)驟降到150瓦時(shí)/千克以下。而這項(xiàng)突破性研究成果，可以使鋰電池的能量密度在室溫環(huán)境下大于700瓦時(shí)/千克，在零下50℃的環(huán)境下仍可達(dá)約400瓦時(shí)/千克。
“簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，一塊同樣質(zhì)量的電池，鋰電池在室溫下的儲(chǔ)電能力能提升2至3倍以上，可以將電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航能力從五六百公里提升到一千公里甚至更高，且其在零下70℃的極端低溫下仍可正常工作。”李永說(shuō)。
電解液作為連接鋰電池正負(fù)極的關(guān)鍵組成部分，在鋰電池中起著傳導(dǎo)離子的功能，就像正負(fù)極之間的一條“高速公路”，對(duì)于電池的能量效率、工作穩(wěn)定性與溫度適應(yīng)性等有著至關(guān)重要的作用。
傳統(tǒng)電解質(zhì)溶劑一直以氧（O）基和氮（N）基配體為主。其優(yōu)點(diǎn)是對(duì)鋰鹽的溶解性很強(qiáng)，但同時(shí)也限制了電荷的轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致鋰電池能量密度難以進(jìn)一步提升，同時(shí)也限制了其低溫性能。
研制人員將目光瞄準(zhǔn)了與氧元素同周期的氟元素，通過(guò)多年技術(shù)攻關(guān)，發(fā)展了高性能電解液研究的新范式：突破了氟（F）無(wú)法溶解鋰鹽等難題，合成了含單氟化烷烴的新型電解液溶劑，其有效降低了電解液的黏度、提升了氧化穩(wěn)定性和低溫離子電導(dǎo)率，提升了高能量密度鋰電池的低溫能量輸出性能。在該研究中，811所主要承擔(dān)了電解質(zhì)優(yōu)化、高比能電池器件正向設(shè)計(jì)、界面動(dòng)態(tài)過(guò)程優(yōu)化及實(shí)際工況性能驗(yàn)證等核心研究工作，充分彰顯了其在前沿電源技術(shù)領(lǐng)域的硬核實(shí)力和引領(lǐng)地位。
這項(xiàng)研究的突破，并非僅局限于實(shí)驗(yàn)室，其廣闊的應(yīng)用前景為我們描繪了一個(gè)能源轉(zhuǎn)型的全新未來(lái)。
在高新技術(shù)領(lǐng)域，它能讓航天器等設(shè)備在極寒的深空環(huán)境下，擁有更可靠的能源保障，能為無(wú)人機(jī)以及各類智能機(jī)器人帶來(lái)更長(zhǎng)的續(xù)航時(shí)間和更強(qiáng)的負(fù)載能力；在日常生活中，它將為下一代電動(dòng)車(chē)、手機(jī)電池掃清關(guān)鍵障礙，有望讓電動(dòng)車(chē)?yán)m(xù)航里程、低溫環(huán)境下手機(jī)待機(jī)時(shí)間實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍，破解電池的“儲(chǔ)電能力焦慮”和“溫度適應(yīng)焦慮”難題，為更高能、更安全的能源未來(lái)提供無(wú)限可能。
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