中国南开大学联合上海空间电源研究所开发氢氟碳电解质锂电池,能量密度超700 Wh/kg,低温运行至-70℃
2026-03-31 11:00
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维度网讯, 南开大学与上海空间电源研究所的科研团队在《自然》杂志发表研究,报告了一种新型氢氟碳电解质,使锂金属软包电池的能量密度突破700 Wh/kg,并在低至-70摄氏度的环境中保持运行。论文题为《用于高能量密度和低温电池的氢氟碳电解质》,于2月25日刊出。

该研究由南开大学的陈军和赵庆团队,以及上海空间电源研究所的李勇团队共同完成。博士生吴兰青为第一作者,赵庆、陈军和李勇担任通讯作者。研究核心在于电解质化学创新,采用基于单氟化烷烃溶剂的氟配位系统,替代传统碳酸酯基电解质的氧配位框架,以1,3-二氟丙烷(DFP)为核心溶剂,实现了锂盐溶解浓度超过2 mol/L。

性能数据显示,基于DFP的电解质在-70摄氏度下具有0.95 cP的低粘度、高于4.9 V的氧化稳定性和0.29 mS/cm的离子电导率。团队展示的锂金属软包电池,室温峰值能量密度达707 Wh/kg,约为商业锂离子电池的两倍。该电池在-50摄氏度下能量密度维持约400 Wh/kg,并在-70摄氏度下持续运作。

研究还探讨了超越能量密度与低温性能权衡的途径。较弱的锂-氟配位有助于减少溶解障碍,促进寒冷条件下的快速电荷转移,同时溶剂的润湿行为可能降低电解质用量。锂沉积/剥离的库仑效率在室温下为99.7%,在-70摄氏度下为98.0%。

南开大学指出,这项技术有望应用于电动汽车、航空航天、深空探索、具身机器人、低空飞行器及极地等超冷环境设备,体现了高能量密度和宽温区运行的结合优势。论文发表于《自然》第651卷,第383-389页,DOI为10.1038/s41586-026-10210-6,为下一代锂金属电池的电解质设计提供了新方向。

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