從電解液的特性著手，鋰離子電池的快充難題有了新突破。浙江大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院范修林研究員團(tuán)隊(duì)與國(guó)內(nèi)外科研人員合作，設(shè)計(jì)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(jìn)行可逆充放電，在室溫下快速充放電。相關(guān)研究成果2月29日發(fā)表于國(guó)際期刊《自然》。
鋰離子電池具有高能量密度、長(zhǎng)壽命、無記憶效應(yīng)和低自放電率等優(yōu)勢(shì)，在新能源汽車領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。但不可否認(rèn)，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(jìn)一步發(fā)展。
“鋰離子電池要實(shí)現(xiàn)快充，意味著在整個(gè)體系中鋰離子都要實(shí)現(xiàn)快速的遷移。目前業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，鋰離子在電解液及電解液—電極界面膜中的遷移，為整個(gè)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。
他進(jìn)一步解釋說，電解液的高離子電導(dǎo)率，需要溶劑具備高鋰離子溶劑化能，但生成無機(jī)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。
在此次研究中，科研團(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，從幾萬(wàn)種溶劑中確定了新型電解液的最佳配方。測(cè)試數(shù)據(jù)表明，這種新型電解液的離子電導(dǎo)率，在25℃室溫下是商用電解液的4倍，在-70℃時(shí)高于商用電解液3個(gè)數(shù)量級(jí)以上。
“基于新型電解液，我們?cè)O(shè)計(jì)出了一種4.5伏NMC811‖石墨電池。室溫下它充電10分鐘就能達(dá)到80%電量，展現(xiàn)出超快的離子傳輸行為。”范修林介紹，利用這款新型電解液制備的電池，目前成本較高，但它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。
“目前，我們團(tuán)隊(duì)已與相關(guān)企業(yè)開展合作。隨著技術(shù)迭代，我們對(duì)新型鋰離子電池裝配到新能源汽車充滿信心。”范修林說。
