當(dāng)前，隨著新能源汽車的普及，對鋰離子電池的需求也正在激增，但鋰電池的充電速度、工作溫度、安全性能依舊是制約電動汽車進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸。

據(jù)了解，浙江大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院范修林研究員團(tuán)隊(duì)開發(fā)并驗(yàn)證了一套新型極端電解液設(shè)計(jì)原則，打破了傳統(tǒng)的鋰離子傳輸模式，并為具備特殊物化性質(zhì)的電解液開辟了一條全新的研究途徑。

基于此理念，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出一款新型電解液，不僅能夠支持高比能鋰離子電池在-70℃到60℃的超寬溫區(qū)內(nèi)進(jìn)行可逆地充放電，還可以使得高能量密度鋰離子電池在10分鐘內(nèi)完成快速充放電。

研究中的鋰離子軟包電池。浙江大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院供圖

“鋰電池要實(shí)現(xiàn)快充，意味著在整個(gè)體系中鋰離子都要實(shí)現(xiàn)快速遷移。”浙江大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院研究員范修林介紹，在鋰離子電池中要實(shí)現(xiàn)快充的突破，電解液的特性至關(guān)重要，為此，范修林團(tuán)隊(duì)開展了4年的研究。

在實(shí)驗(yàn)中，浙大科研人員提出并驗(yàn)證了一種“配體通道促進(jìn)傳輸”機(jī)制，建立了離子在電解液和固態(tài)電解質(zhì)中傳輸?shù)慕y(tǒng)一框架，最終確定了電解液的最佳配方。

相關(guān)測試數(shù)據(jù)表明，浙大提出的新型電解液在25℃室溫下的離子電導(dǎo)率是商用電解液的4倍；在-70℃時(shí)高于商用電解液3個(gè)數(shù)量級以上，相當(dāng)于在同等條件下，浙江大學(xué)設(shè)計(jì)的鋰離子電池，能夠?qū)崿F(xiàn)充電10分鐘，達(dá)到8成充電量，并在低溫也能展現(xiàn)出良好的性能。

“當(dāng)前電池成本還比較高，可以率先在極地科考、空間探測、海底勘探等極端溫度情況中應(yīng)用。”范修林介紹，隨著電解液技術(shù)的不斷攻關(guān)迭代，新型鋰離子電池裝配到新能源汽車的可能性極高，團(tuán)隊(duì)已與相關(guān)企業(yè)開展緊密合作。

據(jù)悉，電解液設(shè)計(jì)原則不僅對極端工況下鋰電池有效，對鈉離子電池和鉀離子電池也十分有效，這也將讓科研成果聚焦國民經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場，更好服務(wù)“雙碳”目標(biāo)，推動能源綠色低碳發(fā)展。

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