新型锂电池在-70℃到60℃环境下“充放自如”
科技日报杭州2月29日电 （洪恒飞 柯溢能 吴雅兰 记者江耘）从电解液的特性着手，锂离子电池的快充难题有了新突破。浙江大学材料科学与工程学院范修林研究员团队与国内外科研人员合作，设计出一款新型电解液，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充放电，在室温下快速充放电。相关研究成果2月29日发表于国际期刊《自然》。
锂离子电池具有高能量密度、长寿命、无记忆效应和低自放电率等优势，在新能源汽车领域广泛应用。但不可否认，锂离子电池的充电速度、工作温度、安全性依旧制约着新能源汽车进一步发展。
“锂离子电池要实现快充，意味着在整个体系中锂离子都要实现快速的迁移。目前业内普遍认为，锂离子在电解液及电解液—电极界面膜中的迁移，为整个过程中的速度控制步骤。界面膜是电解液原位生成的，与电解液的性质密切相关。”范修林介绍。
他进一步解释说，电解液的高离子电导率，需要溶剂具备高锂离子溶剂化能，但生成无机的界面膜，需要溶剂具有低锂离子溶剂化能，目前的电解液不可能二者兼得。
在此次研究中，科研团队开发并验证了一套新型极端电解液设计原则，打破了传统的锂离子传输模式，从几万种溶剂中确定了新型电解液的最佳配方。测试数据表明，这种新型电解液的离子电导率，在25℃室温下是商用电解液的4倍，在-70℃时高于商用电解液3个数量级以上。
“基于新型电解液，我们设计出了一种4.5伏NMC811‖石墨电池。室温下它充电10分钟就能达到80%电量，展现出超快的离子传输行为。”范修林介绍，利用这款新型电解液制备的电池，目前成本较高，但它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。
“目前，我们团队已与相关企业开展合作。随着技术迭代，我们对新型锂离子电池装配到新能源汽车充满信心。”范修林说。