中国锂电池技术再次出现在国际各大刊物！它在不使用固态电池的情况下使电池寿命延长一倍，并且可以在-50度的温度下工作。

车东溪作者（公众号：车东溪）|詹森编辑 |中国科学家的最新研究可以轻松地将电动汽车的电池寿命延长一倍，使其即使在-50摄氏度的极寒环境下也能持续发电。车西新闻2月27日报道，国际领先学术期刊《自然》近日发表了中国科学家的突破性研究成果。 ▲ 最新研究成果发表在《Nature》上。南开大学化学系赵庆研究员、陈军院士团队与上海空间能源研究所李勇研究员合作，成功研制出具有新“氟配位”的新型氟碳电解质。这项创新技术打破了锂电池的“低温魔咒”和“能源”。由该电解液组装而成的锂金属电池不仅实现了高达7的超高能量密度室温下为00 Wh/kg，而且即使在-50℃的极寒环境下也能保持近400 Wh/kg的输出容量。高镍三元锂电池的电流密度约为250Wh/kg。如果这项技术批量生产，无需使用固态电池，电池容量就可以轻松翻倍。续航里程为500公里的纯电动车型，同等电池尺寸下，续航里程将直接达到1500公里以上1。新技术使电动汽车的电池寿命提高了一倍。研究中使用的新型溶剂具有优异的润湿性能和与水相似的超低粘度（0.38 cp）。电池中的电解质被显着压缩，从而减轻了相同容量的电池的重量，并提高了相同重量的电池的寿命。这种设计不仅体现了能量密度，而且在冷工况下也能提供令人印象深刻的性能。传统电池在冬季往往会“深度退化”，甚至会出现“深度退化”现象。在低于 -50°C 的温度下会失效。此次研究的电池技术即使在-50℃的极低温环境下也能稳定产生约400Wh/kg的高能量密度，完全超过了常规电池的极冷极限。 ▲温度放电曲线。此外，该电解液不仅能承受高达4.9V的高电压，而且在金属锂负极表面具有坚固的两层固体电解质界面膜（SEI），有效抑制了容易发生短路的锂枝晶的生长，使锂析出/剥离的库仑效率高达99.7%。 ▲不同温度下沉积的10μm锂的图像。这可以有效延长锂电池的寿命，也可以减缓其劣化速度。为什么过去的电池不能做到这一点？这要从传统电池的“基因缺陷”说起。自从锂电池发明以来即，电解质（由锂盐和溶剂组成）负责传输锂离子。氧原子长期以来被认为是电解质溶剂中的必需元素。为了使锂离子溶解并在电池内部游动，它们必须被溶剂中的氧原子“固定”。这称为“氧配位”。然而，这种传统的化学调节就像“粘性拥抱”。虽然锂盐在低温或快速充电时可以很好地溶解，但强结合力使得锂离子难以从电极界面逸出（高去溶剂化能垒），导致电荷传输非常缓慢，冬季电池性能较差。天空结冰了。另外，这类溶剂的润湿性能较差，需要大量添加。额外的重量直接降低了电池的能量密度。 ▲使用DMP和DFP电解液时的电流密度 为了解决上述问题，南开大学大学团队提出了一种新方法，使用氢氟碳化合物（HFC）这种具有良好流动性和耐高压的物质作为溶剂。他们还质疑无法溶解足够锂盐的传统问题，因为氟原子本质上非常冷，并且它们对锂离子的吸引力太弱。通过一系列分子水平的操作，团队设计并合成了一系列单氟烷烃溶剂（特别是1,3-二氟丙烷，简称DFP），以在显微镜世界中找到平衡。研究发现，具有单个氟原子的基团（-CH2F）中的氟比具有两个或三个氟原子的基团具有更高的电子密度。这增加了对锂离子的吸引力，并成功溶解超过 2 mol/L 的高浓度锂盐。另一方面，该技术的“氟-锂”键强度比传统的“氧-锂”弱很多ium”一，因此锂离子在到达电极时会立即从封装中释放出来。▲各种材料的电化学特性因此，数据显示-50°C时的交换电流密度比传统电解质高一个数量级，这也是电池即使在极冷环境下仍能保持容量的主要原因。2.这项研究由中国科学院和南洋理工大学化学系的学者领导，具有广泛的应用潜力。这项研究不仅创造了超越传统复杂的新系统化学在基础科学层面上的突破，也为未来的能源应用开启了巨大的想象空间，同时，他们通过调整碳链的长度，开发出了能够适应高温环境的分子，使“全天候”电池成为可能。南开大学教授、中国科学院院士、南开大学常务副校长陈军，上海空间能源研究所研究员李勇。 ▲赵庆研究员简历 赵庆研究员现任南开大学化学系特聘研究员、博士生导师。 2012年获得南开大学化学系化学学士学位，2017年获得无机化学博士学位。2017年至2021年在美国康奈尔大学化学与生物工程系从事博士后研究，2021年来到南开大学。“氟配位实现锂盐溶解的关键在于控制电子密度氟原子和溶剂分子的空间位阻新开发的锂电池具有重要的优势。s，例如高比能。在低温下可耐受。中国科学院院士、南开大学常务副校长陈军教授表示：“基于这些成果，含电解质的高比能量电池在新能源汽车、智能嵌入式机器人、低海拔经济、极寒地区、航空航天等方面具有广泛的潜在应用”，对这一成果的应用前景表示了厚望。随着这项技术的进一步成熟和工程化，未来的旅行和设备将不再受到极冷或重量的限制。更强大、更可靠的设备将被引入，从消除停电恐惧的家用汽车到低空飞行的飞机以及用于极地科学研究和深空探索的尖端设备。能量之心
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