2026 年 3 月 31 日

德國《焦點》雜志

劉曉毅博士編譯

編譯者序：除了目前業(yè)界熱門討論的固態(tài)鋰電池，據(jù)報道，南開大學(xué)研究出一種新型的電解液，既能提高電池在極寒環(huán)境的性能、又能提高電池的能量密度。盡管這種氟基的電解液還處在研發(fā)階段，距離產(chǎn)業(yè)規(guī)模化生產(chǎn)還有一定距離，卻不失為一種新的思路，在這里分享給各位。

圖1 中國南開大學(xué)的研究出一種新型電解液（源：《焦點》雜志）

中國（南開大學(xué)）研發(fā)的新型電解液能確保電池在極寒條件下仍保持高效運行，或?qū)@著提升電動汽車的續(xù)航里程。對于許多電池而言，零下低溫是最難應(yīng)對的挑戰(zhàn)。一旦氣溫下降，續(xù)航里程往往隨之減少。如今，南開大學(xué)提出了一項新方案，有望改變這一現(xiàn)狀。這次的突破并非只在于增大電池容量，而是聚焦于電池內(nèi)部的電解液。它影響著鋰離子的移動效率，以及電池在嚴(yán)寒條件下工作的穩(wěn)定性。這對電動汽車而言尤為重要。

南開大學(xué)的一個團(tuán)隊開發(fā)了一種用于鋰電池的新型電解液?？茖W(xué)家們沒有使用通常含氧或含氮的溶劑，而是采用了含氟化合物。這背后是電池內(nèi)部的一種不同的化學(xué)機制。Zhao Qing對此解釋道：“通過氟配位溶解鋰鹽的關(guān)鍵，在于調(diào)節(jié)氟原子的電子密度以及溶劑分子的空間位阻?！?/p>

為何電池中的化學(xué)原理如今能帶來意想不到的幫助

雖然現(xiàn)有的電解質(zhì)能可靠地溶解鋰鹽，但在高負(fù)荷條件下卻存在弊端。此時，電極界面處的電荷轉(zhuǎn)移效率會下降。這會降低性能，尤其是在低溫環(huán)境下。這種新化學(xué)方法旨在緩解這一瓶頸。一種名為1,3-二氟丙烷（簡稱DFP）的物質(zhì)在此過程中表現(xiàn)出了特別強的效果。數(shù)據(jù)表現(xiàn)非常突出。DFP電解液的粘度低至0.95 cP。其氧化穩(wěn)定性超過4.9伏。即使在零下70攝氏度下，離子電導(dǎo)率仍能保持在0.29 mS/cm。這一點至關(guān)重要，因為許多電池在極端低溫下性能會大幅下降，甚至完全無法正常工作。

因此，這種新溶液顯著提升了電動汽車在寒冷環(huán)境下的續(xù)航能力。成品電芯的性能數(shù)據(jù)尤為令人振奮。新制成的軟包電芯在室溫下能量密度超過1540瓦時/千克。即使在零下50攝氏度時，其能量密度仍保持在約880瓦時/千克。據(jù)數(shù)據(jù)對比顯示，傳統(tǒng)鋰電池在室溫下的能量密度約為每公斤300瓦時，而在零下20攝氏度時約為每公斤150瓦時。

對于電動汽車而言，這意味著：在重量不變的情況下，若儲能顯著增加，理論上續(xù)航里程也會隨之提升。文中提到能量存儲量可提高兩到三倍。這意味著，以典型續(xù)航里程約500至600公里計算，理論上可提升至約1000公里。雖然這并非日常汽車的量產(chǎn)數(shù)據(jù)，但它展示了實驗室測試中取得的巨大飛躍。

嚴(yán)寒會使許多電池過早失效——而這款電池的性能卻保持穩(wěn)定

此外，充電和放電過程也更加穩(wěn)定。氟與鋰之間較弱的化學(xué)鍵促進(jìn)了負(fù)極反應(yīng)的進(jìn)行。庫侖效率最高可達(dá)99.7%。據(jù)消息來源稱，在零下50攝氏度時，其交換電流密度是氧基系統(tǒng)的十倍。換言之：電池內(nèi)的反應(yīng)速度明顯更快。

這使得該技術(shù)不僅對汽車領(lǐng)域具有吸引力，無人機、機器人、航天技術(shù)或可再生能源儲能系統(tǒng)也可能從中受益。在這些領(lǐng)域，嚴(yán)苛條件下的性能往往比低廉的大規(guī)模生產(chǎn)價格更為重要。來自中國的公告稱，這款新型電池具有“高比能量和耐低溫等優(yōu)勢”。

一個問題尚未解決，阻礙了量產(chǎn)

不過，這項技術(shù)尚未完全成熟。一個問題依然存在：高溫。為了使電解液在多種氣候條件下都能正常工作，其沸點必須進(jìn)一步提高。只有這樣，才能為更廣泛的應(yīng)用鋪平道路。這也是目前距離量產(chǎn)還有較大距離的原因之一。

盡管如此，發(fā)展方向是明確的。這里的進(jìn)步并非來自外部，不是通過更大的電池組，也不是通過徹底改變車輛結(jié)構(gòu)。突破源自電池內(nèi)部。在那個曾被視為不起眼組件的液體所在之處，或許將決定未來某天電動汽車在冬季的實際續(xù)航里程。

簡而言之：

引起轟動的并非更大的電池，而是來自中國的一種新型電解液：據(jù)稱它能顯著提升電池在極端低溫下的性能。在實驗室測試中，即使在零下50至零下70攝氏度的環(huán)境下，電池單元仍表現(xiàn)出驚人的穩(wěn)定性，其儲能能力遠(yuǎn)超當(dāng)前的標(biāo)準(zhǔn)電池。這對電動汽車而言，在冬季尤為重要：在嚴(yán)寒條件下能實現(xiàn)更長的續(xù)航里程。但這還無法成為面向大眾市場的解決方案，因為該技術(shù)在高溫環(huán)境下的表現(xiàn)仍需進(jìn)一步優(yōu)化。

編譯者 劉曉毅博士：觀昱機電技術(shù)（www.costkey-solutions.com）創(chuàng)始人、CEO），德國戴姆勒集團(tuán)（奔馳汽車）20多年新生產(chǎn)工藝、整車企劃（含新能源汽車）和成本工程；德國物理學(xué)家獎獲得者；工信部“長風(fēng)計劃”新能源與智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)智庫專家；長城汽車、海辰儲能高層技術(shù)管理；中國工信出版集團(tuán)“國之重器出版工程”重點圖書《制造企業(yè)的成本工程體系》作者；上海交通大學(xué)電子信息與電氣工程學(xué)院研究生企業(yè)導(dǎo)師；同濟大學(xué)汽車學(xué)院客座教授; 工信部人才交流中心/中國汽車產(chǎn)業(yè)培訓(xùn)基地/高頓財稅學(xué)院成本工程特聘講師；蓋世汽車《劉曉毅專欄》作者；CostKey是觀昱機電技術(shù)自主開發(fā)的國內(nèi)首個云端企業(yè)級成本工程SaaS軟件系統(tǒng)， 獲得上海市科委創(chuàng)新基金獎。

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