近日,由中国航天科技集团有限公司八院811所和南开大学科研人员组成的团队,在国际顶级学术期刊《自然》上发布了锂电池电解液技术的首创性成果:成功研制用于高能量密度与低温电池的氢氟烃电解液,标志着我国取得锂电池核心技术新突破,有望使现有锂电池实现续航力成倍提升,耐低温性能也明显增强。
811所研究员李永介绍,目前市场上的锂电池,在室温下的能量密度为300瓦时/千克左右。在零下20摄氏度的环境下,能量密度会骤降到150瓦时/千克以下。而这项突破性研究成果,可以使锂电池的能量密度在室温环境下大于700瓦时/千克,在零下50摄氏度的环境下仍可达约400瓦时/千克。
“简单来说,一块同样质量的电池,锂电池在室温下的储电能力能提升2至3倍甚至更高,可以将电动汽车的续航能力从五六百公里提升到一千公里甚至更高,且其在零下70摄氏度的极端低温下仍可正常工作。”李永说。
电解液作为连接锂电池正负极的关键组成部分,在锂电池中起着传导离子的重要作用。传统电解质溶剂优点是对锂盐的溶解性很强,但同时也限制了电荷的转移,导致锂电池能量密度难以进一步提升,同时也限制了其低温性能。
研制人员将目光瞄准与氧元素同周期的氟元素,通过多年技术攻关,发展了高性能电解液研究的新范式:突破了氟(F)无法溶解锂盐等难题,合成了含单氟化烷烃的新型电解液溶剂,其有效降低了电解液的黏度、提升了氧化稳定性和低温离子电导率,提升了高能量密度锂电池的低温能量输出性能。在该研究中,811所主要承担了电解质优化、高比能电池器件正向设计、界面动态过程优化及实际工况性能验证等核心研究工作。
(缪新培 孙彦哲)