锂离子电池的充电速度、工作温度、安全性依旧是制约电动汽车进一步发展的瓶颈。近期，浙江大学材料科学与工程学院范修林研究员团队设计出一款新型电解液，不仅能够支持高比能锂离子电池在-70℃到60℃的超宽温区内进行可逆地充放电，还可以使得高能量密度锂离子电池在10分钟内完成快速充放电。这项研究于2月29日刊发在国际顶级期刊《自然》。
| 研究中的锂离子软包电池
锂离子电池中要实现快充的突破，电解液的特性至关重要。为此，范修林团队选择了从电解液这块“空白区”下手。当然这里的难度也是可想而知，因为电解液的高离子电导率需要溶剂具备高锂离子溶剂化能，而生成无机的电解液-电极界面膜需要电解液溶剂具有低锂离子溶剂化能，所以目前的电解液不可能同时实现高离子电导率和阴离子衍生的电解液-电极界面膜。
由此，范修林团队朝着“不可能”开展长达4年的研究。
| 范修林团队
面对几万种的溶剂，浙大团队首次建立了一套溶剂筛选原则，用于筛选宽温域内快速锂离子动力学的潜在溶剂，进而将23种目标材料，制作成电解液并应用于锂电池，展开实证研究。记者在实验室看到研究中的锂离子软包电池，如同一块块压缩饼干，却能展现出不同的功能效应。
在一次次实验中，浙大科研人员提出并验证了一种“配体通道促进传输”机制，建立了离子在电解液和固态电解质中传输的统一框架，最终确定了电解液的最佳配方。
相关测试数据表明，浙大提出的新型电解液在25℃室温下的离子电导率是商用电解液的4倍；在-70℃时高于商用电解液3个数量级以上。“在同等条件下，我们设计的锂离子电池，能够实现充电10分钟，达到八成充电量，展现出超快的离子传输行为。”快充性能优异，也意味着低温充放电性能较为优异，“在低温下我们的电池也能展现出良好的性能”。
谈及未来应用方向，范修林认为当前电池成本还比较高，可以率先在极地科考、空间探测、海底勘探等极端温度情况中应用。
来源 | 科技金融时报（记者 林洁 通讯员 柯溢能 吴雅兰）
编辑 | 王姝 校读 | 赵琦
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