中國科學家最近宣佈在鋰電池技術方面取得了顯著進展。根據報導，他們達到了約 700 瓦時每公斤的能量密度。這一突破是由南開大學的研究人員與上海太空電源研究所合作實現的。他們的研究重點在於重新設計電池的電解質，該電解質在電極之間運輸鋰離子方面起著至關重要的作用，並直接影響電池的性能、穩定性和效率。
傳統鋰電池通常依賴於基於碳酸酯的電解質，這些電解質通過氧原子協調鋰離子。雖然這類溶劑被廣泛使用，但它們存在一些限制，包括離子運動性受限以及在低溫環境下效果下降。研究團隊引入了一種基於氟化碳氫化合物溶劑的新電解質系統，這種系統改變了鋰鹽在分子層面的溶解和相互作用方式。通過精確調整溶劑分子的電子結構和空間排列，科學家們減弱了鋰-氟相互作用的強度，從而使離子能夠更自由地移動。
這一創新使得電池在室溫下達到約 700 瓦時每公斤的能量密度，並在極低溫度約 -50°C 的環境下保持約 400 瓦時每公斤。相比之下，當前領先的商業電池生產商如 CATL 的能量密度通常在 250 至 255 瓦時每公斤的範圍內。
雖然這一新研究結果代表了一項實驗室規模的成就，而不是立即可商業化的產品，但它標誌著超高能量電池邁出了重要的一步。如果這項技術能夠成功擴展並經過安全性和成本效益的驗證，則可能對電動車、航空航天系統、機器人技術及其它需要在惡劣環境中運行的輕量化電源的應用產生重大影響。
研究團隊設計並合成了一系列新型氟化碳氫化合物溶劑分子，成功實現了鋰鹽在電解質中的有效溶解，並成功取代了傳統的鋰-氧協調模式。根據報導，利用他們的新型電解質系統，團隊開發出了在室溫下具有超高比能量的鋰電池，能量密度達到 700 瓦時每公斤，並且即使在低至 -50°C 的環境中也能保持接近 400 瓦時每公斤的能量密度。
如果這種高能量鋰電池技術能夠從實驗室轉化為大規模生產，將不僅對於更長續航里程的電動車有深遠影響，還能在航空航天、機器人技術和需要輕量化高容量電源的能源系統等領域發揮重要作用。然而，將實驗突破轉化為商業可行產品通常需要進一步的工程工作、嚴格的安全驗證以及針對現實使用案例的優化，然後這些下一代電池才會出現在消費品中。
這項研究發表在《Nature》期刊上，研究人員合成了具有單氟化結構的烷烴。研究顯示，帶有設計立體障礙和路易斯鹼性的氟（F）基配體使得鹽的溶解度超過 2 mol l−1。其中，基於 1,3-二氟丙烷（DFP）的鋰離子電解質具備所有能量密集和低溫電池所需的優點，包括低粘度（0.95 cp）、高氧化穩定性（4.9 V）及在 -70 °C 時的離子導電率為 0.29 mS cm−1，研究人員在研究中指出。
