锂离子电池具有高能量密度、长寿命、无记忆效应和低自放电率等优势，在新能源汽车领域广泛应用。然而，锂离子电池的充电速度、工作温度、安全性仍是制约新能源汽车发展的主要因素。

通常，热特性在电池组设计中起着重要作用。锂离子电池必须保持在15-35°C之间才能最佳运行。在充电和放电阶段，电池内部都会产生热量 (Q)。

浙江大学材料科学与工程学院范修林研究员团队与国内外科研人员合作，设计出一款新型电解液，能够支持高比能锂离子电池在-70℃到60℃的超宽温区内进行可逆充放电，在室温下快速充放电。

高比能锂离子电池是指能量密度比普通锂离子电池更高的电池，即在相同的体积或重量下能够存储更多的电能。

传统锂离子电池电解液的限制

传统的锂离子电池电解液主要由有机溶剂和锂盐组成。在传统的锂离子传输模式中，锂离子需要克服溶剂化鞘的阻力才能在电解液中迁移。这种模式导致锂离子在电解液中的迁移速度较慢，限制了锂离子电池的充电速度和低温性能。为了克服传统电解液的限制，研究团队提出了一套新型极端电解液设计原则，

选择具有高锂离子溶剂化能的溶剂——提高锂离子在电解液中的迁移速度。

选择具有低熔点的溶剂——降低电解液的凝固点，提高电池的低温性能。

添加成膜添加剂——在电极表面形成均匀稳定的界面膜，提高电池的安全性和循环寿命。

新型电解液的配方

根据上述设计原则，研究团队从几万种溶剂中筛选出最佳配方。新型电解液的组成如下：

溶剂：碳酸乙烯酯 (EC)、碳酸二甲酯 (DMC)、乙醚（醚）

锂盐：六氟磷酸锂 (LiPF6)

成膜添加剂：氟代碳酸乙烯酯 (FEC)

新型电解液的性能

测试数据表明，新型电解液的离子电导率在25℃室温下是商用电解液的4倍，在-70℃时高于商用电解液3个数量级以上。基于新型电解液制备的电池，在室温下充电10分钟就能达到80%电量，展现出超快的离子传输行为。

4.5伏NMC811‖石墨电池

基于新型电解液，研究团队设计出了一种4.5伏NMC811‖石墨电池。该电池具有以下特点：

正极材料：NMC811，即镍钴锰酸锂，具有高能量密度和高电压。

负极材料：石墨，具有良好的循环稳定性和低成本。

电解液：新型电解液，具有高离子电导率和宽温范围。

测试数据表明，该电池在室温下充电10分钟就能达到80%电量，展现出超快的离子传输行为。此外，该电池还具有以下优点：

高能量密度：可达300 Wh/kg以上。

长循环寿命：可循环1000次以上。

宽温范围：可在-70℃到60℃的超宽温范围内工作。

这款新型电解液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。随着技术迭代，新型锂离子电池有望应用于新能源汽车。