新型鋰電池在70℃到60℃環境下“充放自如”

從電解液的特性著手，鋰離子電池的快充難題有了新突破。2月29日，浙江大學材料科學與工程學院范修林研究員團隊與國內外科研人員合作，在國際期刊《自然》發表論文。科研團隊設計出一款新型電解液，能夠支持高比能鋰離子電池在-70℃到60℃的超寬溫區內進行可逆地充放電，在室溫下快速充放電。

研究中的鋰離子軟包電池。 科研團隊供圖

鋰離子電池具有高能量密度、長壽命、無記憶效應和低自放電率等優勢，在新能源汽車領域廣泛應用。但不可否認，鋰離子電池的充電速度、工作溫度、安全性依舊制約著新能源汽車進一步發展。

“鋰電池要實現快充，意味著在整個體系中鋰離子都要實現快速的遷移。目前普遍認為，鋰離子在電解液及電解液—電極界面膜中的遷移為整個過程中的速度控制步驟。界面膜是電解液原位生成的，與電解液的性質密切相關。”范修林介紹。

他解釋，電解液的高離子電導率需要溶劑具備高鋰離子溶劑化能，但生成無機的界面膜需要溶劑具有低鋰離子溶劑化能，目前的電解液不可能二者兼得。

研究過程中，科研團隊開發并驗證了一套新型極端電解液設計原則，打破了傳統的鋰離子傳輸模式，從幾萬種溶劑中確定了新型電解液的最佳配方。測試數據表明，這種新型電解液的離子電導率在25℃室溫下是商用電解液的4倍，在-70℃時高于商用電解液3個數量級以上。

“基于新型電解液，我們設計出了一種4.5伏NMC811||石墨電池。室溫下它充電10分鐘就達到80%電量，展現出超快的離子傳輸行為。”范修林介紹，用這款新型電解液制備電池，成本還較高，但它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用。

“目前，我們團隊已與相關企業開展合作。隨著技術迭代，我們對制備新型鋰離子電池，并將其裝配到新能源汽車很有信心。”范修林說。