新型锂电池密度超过 700 Wh/kg，可在 -50 °C 下工作

中国的一个研究小组开发出一种新型氢氟碳电解质，打破了目前电池性能的上限。该研究发表在《自然》杂志上，揭示了一种溶剂能够在室温下提供超过 700 Wh/kg 的能量密度，在零下 50 °C（122 °F）的条件下提供约 400 Wh/kg的能量密度。这大大超过了传统的电动汽车电池，后者在正常条件下的峰值通常为 270 Wh/kg，这为极端气候条件下的航空航天、电网存储和电动交通释放了新的潜力。

一直以来，电池电解质都依赖于氧和氮基配体在阴极和阳极之间携带电荷。然而，这些传统材料会产生强大的结合力，阻碍电极-电解质界面的电荷转移，严重限制了低温操作或快速充电时的性能。为了克服这一问题，研究人员合成了六种单氟烃溶剂。通过专门设计具有调整立体阻碍和路易斯碱性的氟基配体，研究小组提高了锂盐溶解度，使其超过 2 摩尔/升。

其中最出色的溶剂是 1,3-二氟丙烷，它具有出色的性能，包括 0.95 厘泊的低粘度和高于 4.9 伏特的高氧化稳定性。通过将氟原子纳入第一溶壳，所产生的弱配位促进了高效的锂电镀和剥离。在-50 °C（122 °F）的条件下，这种机制的库仑效率达到 99.7%，交换电流密度比传统的氧基系统大整整一个量级。

测试证明，在电解质含量低于 0.5 克/安培小时的锂金属袋式电池中运行成功。研究人员表示，这种氟配位化学超越了传统电化学设计的限制。未来对碳和氟比例的调节可能会产生更稳定、沸点高于 100 °C (212 °F)的高沸点变化，为进一步提高下一代储能系统的功率和能量密度开辟了一条大有可为的途径。