全球清洁能源革命持续推进，锂离子电池以其高能量密度、长寿命、无记忆效应和低自放电率等优势需求激增。然而，锂离子电池的充电速度、工作温度、安全性仍是制约其进一步发展的瓶颈。
浙江大学材料科学与工程学院范修林研究员团队设计出一款新型电解液，既能支持高比能锂离子电池在-70℃到60℃的超宽温区内进行可逆地充放电，又可以使高能量密度锂离子电池在10分钟内完成快速充放电。研究成果于29日在国际期刊《自然》刊发。
据介绍，在锂离子电池中实现快充，电解液的特性至关重要。电解液的高离子电导率需要溶剂具备高锂离子溶剂化能，而生成无机的电解液-电极界面膜则需要电解液溶剂具有低锂离子溶剂化能。因此，目前的电解液几乎不可能同时实现高离子电导率和阴离子衍生的电解液-电极界面膜。
相关测试数据表明，范修林团队提出的新型电解液在25℃室温下的离子电导率是商用电解液的4倍，在-70℃时高于商用电解液3个数量级以上。“同等条件下，我们设计的锂离子电池，能够实现10分钟完成八成充电量，展现出超快的离子传输行为。”范修林介绍，快充性能优异，也意味着锂离子电池的低温充放电性能较为优异。
谈及未来应用方向，范修林认为，当前电池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。“我们的电解液设计原则不仅对极端工况下的锂电池有效，对钠离子电池和钾离子电池也十分有效。”范修林说，“团队对新型锂离子电池应用于新能源汽车领域很有信心。这项科研成果将更好地服务‘双碳’目标，推动能源绿色低碳发展。”