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新型鋰電池在-70℃到60℃環(huán)境下“充放自如”
發(fā)布時間:2024.02.29        閱讀次數(shù):

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(nèi)外科研人員合作,在國際期刊《自然》發(fā)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(qū)內(nèi)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(yōu)勢,在新能源汽車領(lǐng)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(fā)展。

“鋰電池要實現(xiàn)快充,意味著在整個體系中鋰離子都要實現(xiàn)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(zhì)密切相關(guān)。”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(fā)并驗證了一套新型極端電解液設計原則,打破了傳統(tǒng)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(shù)據(jù)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(shù)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(xiàn)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(guān)企業(yè)開展合作。隨著技術(shù)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。