日前，一項(xiàng)長(zhǎng)達(dá)4年的研究在浙江大學(xué)迎來“春天”。
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一直以來，浙大材料科學(xué)與工程學(xué)院范修林研究員團(tuán)隊(duì)致力于鋰離子電池研究。近期，該團(tuán)隊(duì)開發(fā)并驗(yàn)證了一套新型極端電解液設(shè)計(jì)原則，打破了傳統(tǒng)的鋰離子傳輸模式，并為具備特殊物化性質(zhì)的電解液開辟了一條全新的研究途徑�；诖死砟�，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出一款新型電解液，不僅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(jìn)行可逆充放電，還可以讓高能量密度鋰離子電池在10分鐘內(nèi)完成快速充放電。這項(xiàng)研究于昨天刊發(fā)在國(guó)際期刊《自然》（Nature）上。dn7新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

鋰離子電池的充電速度、工作溫度、安全性依舊是制約電動(dòng)汽車進(jìn)一步發(fā)展的障礙。鋰離子電池要實(shí)現(xiàn)快充的突破，電解液的特性至關(guān)重要。要讓鋰離子電解液同時(shí)具備有效的電解液—電極界面膜、寬溫域內(nèi)高離子電導(dǎo)率和快速離子傳輸動(dòng)力學(xué)，這對(duì)于此前已有研究的電解液來說都是不可能實(shí)現(xiàn)的。dn7新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

在這項(xiàng)“不可能”的研究中，范修林團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了4年的探索。dn7新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

面對(duì)幾萬(wàn)種溶劑，該團(tuán)隊(duì)首次建立了一套溶劑篩選原則，用于篩選符合標(biāo)準(zhǔn)的潛在溶劑，進(jìn)而將23種目標(biāo)材料，制作成電解液并應(yīng)用于鋰電池，展開實(shí)證研究。記者在實(shí)驗(yàn)室看到研究中的鋰離子軟包電池，如同一塊塊壓縮餅干，卻能展現(xiàn)出不同的功能效應(yīng)。dn7新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

在一次次實(shí)驗(yàn)中，浙大科研人員提出并驗(yàn)證了一種全新機(jī)制——“配體通道促進(jìn)傳輸”機(jī)制，建立了離子在電解液和固態(tài)電解質(zhì)中傳輸?shù)慕y(tǒng)一框架，最終確定了電解液的最佳配方。dn7新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

相關(guān)測(cè)試數(shù)據(jù)表明，浙大提出的新型電解液在25℃室溫下的離子電導(dǎo)率是商用電解液的4倍；在-70℃時(shí)高于商用電解液3個(gè)數(shù)量級(jí)以上�！霸谕葪l件下，我們?cè)O(shè)計(jì)的鋰離子電池，能夠?qū)崿F(xiàn)充電10分鐘，達(dá)到八成充電量，展現(xiàn)出超快的離子傳輸行為。”快充性能優(yōu)異，也意味著低溫充放電性能較為優(yōu)質(zhì)，“在低溫下我們的電池也能展現(xiàn)出良好的性能�！狈缎蘖纸榻B。dn7新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

談及未來應(yīng)用方向，范修林認(rèn)為當(dāng)前電池成本還比較高，可以率先在極地科考、空間探測(cè)、海底勘探等極端溫度情況中應(yīng)用。而隨著電解液技術(shù)的不斷攻關(guān)迭代，范修林對(duì)新型鋰離子電池裝配到新能源汽車很有信心，“目前，我們團(tuán)隊(duì)已經(jīng)與相關(guān)企業(yè)開展緊密合作�！�dn7新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

“我們的電解液設(shè)計(jì)原則不僅對(duì)極端工況下鋰電池有效，隨著研究的深入，我們發(fā)現(xiàn)其對(duì)鈉離子電池和鉀離子電池也十分有效�！狈缎蘖终f，“這也將讓科研成果聚焦國(guó)民經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)，更好服務(wù)‘雙碳’目標(biāo)，推動(dòng)能源綠色低碳發(fā)展�！�dn7新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)