点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:【顶刊论文科普解读】从氧到氟,科学家为锂电池电解液“换赛道”
首页> 光明科普> 视频 > 正文

【顶刊论文科普解读】从氧到氟,科学家为锂电池电解液“换赛道”

来源:光明网2026-02-28 13:11

  “续航焦虑”是不少新能源汽车车主最头疼的事。如何让现有锂电池在体积与重量不变的情况下,实现续航成倍增长?

  北京时间2月26日凌晨,国际顶尖学术期刊《自然》在线发表我国科学家在高比能锂电池领域的最新研究进展,通过全新的电解液技术,有望使现有锂电池在同等大小和重量的情况下,续航力成倍提升,耐低温性能也明显增强。

【顶刊论文科普解读】从氧到氟,科学家为锂电池电解液“换赛道”

  论文截图

  给锂电池电解液“换赛道”‌

  自1880年意大利物理学家亚历山德罗·伏特发明首个电堆以来,电池性能的每一次迭代升级,都离不开电解液的革新。如果把锂电池比作一台精密的能量机器,电解液就相当于它的“血液循环系统”,负责承载锂离子的传输,支撑电池完成充放电的核心过程。

  长久以来,氧原子被认为是电解液溶剂中不可或缺的元素。目前商用的锂电池电解液通常由锂盐和碳酸酯类溶剂组成,氧原子如同“桥梁”,助力锂盐溶解,保障锂离子顺畅迁移,支撑电池稳定工作。

  这套传统的锂-氧配位模式已十分成熟,但随着新能源汽车续航升级,极寒地区能源供给、航空航天等高端场景的需求提升,这套方法有些“力不从心”。

  传统溶剂浸润性较差,需要大量使用才能保障效果,挤占了电池内部的空间,使得高能量密度、小型化的需求难以实现。同时,强相互作用会阻碍电池中界面电荷转移,限制低温性能,通常在零下50℃以下电池就难以工作。就像寒冷天气会导致人体的血管收缩,血液流动速度变慢一样,低温时,电解液黏度增大,离子迁移速率减慢,电池内阻随之上升,电化学反应的速度变慢,电池的可用容量自然就会下降。

  怎么实现“既要又要”的结果?南开大学化学学院研究员赵庆,中国科学院院士、南开大学常务副校长、特种化学电源全国重点实验室主任陈军,联合上海空间电源研究所研究员李永走出了一条“反常规”的研发之路——放弃锂-氧配位,改用锂-氟配位。通过设计合成系列新型氟代烃溶剂分子,调控氟原子的电子密度和溶剂分子的空间位阻,实现电解液中锂盐的有效溶解。

【顶刊论文科普解读】从氧到氟,科学家为锂电池电解液“换赛道”

  氟配位卤代烃电解液的设计思路

  别看只是氧和氟的一字之差,性能却有着巨大的提升。

  赵庆介绍,氟代烃溶剂浸润性好,利用率高,可显著降低电解液用量。而且锂与氟配位更弱,在低温下可摆脱束缚,仍具有快速的电荷转移动力学。从而助力实现室温700瓦时/公斤超高比能锂金属电池,同时在-50℃环境中,电池仍展现出接近400瓦时/公斤的高能量密度。

  从极寒到深空 解锁更多可能

  以氟代氧,打破了过去二百多年来电池电解液依赖氧原子的格局。对于普通消费者而言,对这项成果最直观的感受,或许是破解新能源汽车的续航与低温焦虑。

  目前,商用新能源汽车的续航里程多在400-600公里,一旦成果落地应用,续航可翻倍提升。陈军介绍,经过实验室推算,基于该电解液的高比能电池如果安装在新能源汽车上,充一次电可以行驶超过1000公里甚至更高。未来,也许可以一次充电从北京直达上海。此外,在0℃环境下,传统锂电池只能释放约1/3的电量,该电池可以释放约70%电量,极大提高了效能。

  在极端环境与特殊领域中,这项技术的优势则更为凸显。

  “基于该电解液的高比能电池在具身智能机器人、低空经济以及极寒地区和航空航天等领域具有广阔的应用潜力。”陈军说。

  在航空航天、低空经济领域,它的高比能、轻量化等特质,能为深空探测器和极地科考站装上一颗不怕冷的“心脏”,为无人机、电动垂直起降飞行器等提供更持久的动力支撑,飞得更远、工作更久;在具身智能机器人领域,高能量密度与稳定的低温性能,能提升机器人的续航能力与环境适应性,拓展其在各类场景中的应用可能。

【顶刊论文科普解读】从氧到氟,科学家为锂电池电解液“换赛道”

  科研团队开展实验

  从实验室走向产业化落地,还需要攻克成本控制等一系列难题,但人类对高效能源的探索从未停歇。未来,随着技术的持续迭代、工艺的不断成熟,这项成果将解锁更多可能。(记者蔡琳 视频拍摄 李享)

[ 责编:肖春芳 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 习近平同苏林共同会见中越青年代表

  • 习近平夫妇同苏林夫妇亲切话别

独家策划

推荐阅读
中国科学院微小卫星创新研究院15日发布轻舟试验飞船首批科学成果:关键技术验证方面,飞船测试了密封结构、推进、惯性测量、热控环控等核心系统。
2026-04-16 09:24
此次飞行对多项关键技术进行在轨考核,同时搭载27项科学试验载荷,还携带近300件青少年科普作品和一件《马踏雄风》瓷马进入太空。
2026-04-16 09:22
15日9时50分,由中国航空工业集团自主研制的HH-200航空商用无人运输系统,在航空工业民机试飞中心渭南运营基地平稳降落,圆满完成首飞。
2026-04-16 09:21
记者15日从国家林草局获悉,在法国巴黎召开的联合国教科文组织执行局第224届会议上,我国浙江常山和四川四姑娘山顺利通过会议审议,正式成为世界地质公园。
2026-04-16 09:20
党的十八大以来,我国统筹推进扩绿、兴绿、护绿并举,城市绿化实现从“有没有”到“好不好”的跨越式发展。为精准破解部分地区绿化分布不均、群众亲近自然不便的难题,各地因地制宜、见缝插绿,把生态福祉送到群众家门口。
2026-04-16 09:18
首次增设智能穿戴、显示技术、消费级无人机、集成房屋及庭院设施等9个专区。更多新企业、新产品、新技术走向世界,服务全球消费者。
2026-04-15 11:12
根据药品流通的不同渠道,《意见》明确发挥医疗机构专业作用、引导药店合理制定药品零售价格、用好网上药店价格发现功能等措施,鼓励各类主体参与价格形成。根据药品的不同领域,《意见》强调促进创新药多元支付与价格合理形成、强化短缺药保供稳价、加强麻醉药品和精神药品价格管理、规范药品原辅料价格行为,引导关键领域药品价格保持合理水平。
2026-04-15 09:26
而泵房内的水肥一体化配料系统,则扮演着“神经网”中智能中枢的角色。“从‘两脚泥’的传统漫灌,到指尖上的智能操控,再到云端管控的智慧灌溉,这场变革只用了短短几年。
2026-04-15 09:25
河北省秦皇岛市海港区河北大街秦邦医药连锁有限公司的一家店内,药品分区摆放整齐有序,店员马红梅正向顾客叮嘱用药须知。2019年成立至今,湖南一块医药专注于用数字化手段服务中小连锁药店,目前已连接500余家供应商,服务全国10万余家终端药店,触达县域消费者超3亿人次。
2026-04-15 09:36
本年度前期,黑河流域整体气温偏高,干流河道封河晚、开河早,河道封河河长短,冰储量较常年偏少;东居延海蓄水量较上年度同期偏少。实时调度过程中,水利部黄河水利委员会黑河流域管理局科学调度黄藏寺水利枢纽及梯级电站。
2026-04-15 09:24
推动银发经济行稳致远,当务之急是摒弃“重规模、轻质量”的粗放思维,实现从“有没有”到“优不优、适不适”的内涵式跨越。近年来,在政策引导与市场探索的双轮驱动下,我国适老化建设取得了一系列实实在在的成效。
2026-04-15 09:23
自2025年部分品牌充电宝宣布大面积召回以来,以充电宝为代表的移动电源产品的质量问题一直备受关注。充电宝新国标的推出意义重大,它将重新树立移动电源行业的产品标准和安全底线。
2026-04-15 09:22
“HPV(人乳头瘤病毒)疫苗对印度尼西亚女性很重要,因为它能保护我们免受宫颈癌的侵害。”  维诺预计,在实现全面本土化生产后,印尼每年可生产数百万剂HPV疫苗,在稳定供应的同时显著降低接种成本,为更多女性筑起抵御宫颈癌的健康防线。
2026-04-14 09:32
青藏铁路进出藏货物累计突破1亿吨  光明日报西宁4月13日电 记者訾谦从中国铁路青藏集团有限公司获悉,青藏铁路全线通车运营20年来,进出藏铁路货运量稳步增长。
2026-04-14 09:32
不久前,国家药监局正式批准国内首例植入式脑机接口产品的医疗器械注册证,实现脑机接口医疗器械全球首发上市。脑机接口产业仍处于发展初期,设备研发、手术植入、术后康复等成本较高。
2026-04-14 09:35
如今,中国航天不断迈向深空,对制造效率和精度提出了更高要求,智能化升级刻不容缓。(作者为中国航天科技集团五院529厂特级技师、国家级技能大师工作室——“王连友技能大师工作室”专家成员,本报记者刘诗瑶采访整理)
2026-04-14 09:34
《关于加快建设分级诊疗体系的若干措施》近日公布。李大川进一步补充说,医联体内要统筹建设医学影像、病理、检验、药品供应等资源共享中心,提升医疗卫生服务同质化水平。数据显示,2025年紧密型县域医共体基层诊疗占比超63%,高于全国基层诊疗人次占比的平均水平。
2026-04-14 09:31
记者从现场获悉,截至2025年底,上海累计记录野生鸟类543种;2025年,在上海记录到野生鸟类97万只次,为近10年最高。过去一年,上海市区两级收容救护体系救护和放归野生鸟类1256只;来自上海的护鸟志愿者队伍将巡护范围扩大至上海周边地区,为区域联动开展保护鸟类执法贡献力量。
2026-04-14 09:30
我国启动“人工智能+教育”行动计划,人工智能将纳入教师资格考试和认证内容。
2026-04-13 10:04
近日,上海“无废指数”再攀新高——2025年度上海市“无废指数”达86.96,比2024年度上升1.23。
2026-04-13 10:01
加载更多