2026 年 3 月 31 日
德国《焦点》杂志
刘晓毅博士编译
编译者序：除了目前业界热门讨论的固态锂电池，据报道，南开大学研究出一种新型的电解液，既能提高电池在极寒环境的性能、又能提高电池的能量密度。尽管这种氟基的电解液还处在研发阶段，距离产业规模化生产还有一定距离，却不失为一种新的思路，在这里分享给各位。
图 1 中国南开大学的研究出一种新型电解液（源：《焦点》杂志）
中国（南开大学）研发的新型电解液能确保电池在极寒条件下仍保持高效运行，或将显著提升电动汽车的续航里程。对于许多电池而言，零下低温是最难应对的挑战。一旦气温下降，续航里程往往随之减少。如今，南开大学提出了一项新方案，有望改变这一现状。这次的突破并非只在于增大电池容量，而是聚焦于电池内部的电解液。它影响着锂离子的移动效率，以及电池在严寒条件下工作的稳定性。这对电动汽车而言尤为重要。
南开大学的一个团队开发了一种用于锂电池的新型电解液。科学家们没有使用通常含氧或含氮的溶剂，而是采用了含氟化合物。这背后是电池内部的一种不同的化学机制。Zhao Qing 对此解释道："通过氟配位溶解锂盐的关键，在于调节氟原子的电子密度以及溶剂分子的空间位阻。"
为何电池中的化学原理如今能带来意想不到的帮助
虽然现有的电解质能可靠地溶解锂盐，但在高负荷条件下却存在弊端。此时，电极界面处的电荷转移效率会下降。这会降低性能，尤其是在低温环境下。这种新化学方法旨在缓解这一瓶颈。一种名为 1,3- 二氟丙烷（简称 DFP）的物质在此过程中表现出了特别强的效果。数据表现非常突出。DFP 电解液的粘度低至 0.95 cP。其氧化稳定性超过 4.9 伏。即使在零下 70 摄氏度下，离子电导率仍能保持在 0.29 mS/cm。这一点至关重要，因为许多电池在极端低温下性能会大幅下降，甚至完全无法正常工作。
因此，这种新溶液显著提升了电动汽车在寒冷环境下的续航能力。成品电芯的性能数据尤为令人振奋。新制成的软包电芯在室温下能量密度超过 1540 瓦时 / 千克。即使在零下 50 摄氏度时，其能量密度仍保持在约 880 瓦时 / 千克。据数据对比显示，传统锂电池在室温下的能量密度约为每公斤 300 瓦时，而在零下 20 摄氏度时约为每公斤 150 瓦时。
对于电动汽车而言，这意味着：在重量不变的情况下，若储能显著增加，理论上续航里程也会随之提升。文中提到能量存储量可提高两到三倍。这意味着，以典型续航里程约 500 至 600 公里计算，理论上可提升至约 1000 公里。虽然这并非日常汽车的量产数据，但它展示了实验室测试中取得的巨大飞跃。
严寒会使许多电池过早失效——而这款电池的性能却保持稳定
此外，充电和放电过程也更加稳定。氟与锂之间较弱的化学键促进了负极反应的进行。库仑效率最高可达 99.7%。据消息来源称，在零下 50 摄氏度时，其交换电流密度是氧基系统的十倍。换言之：电池内的反应速度明显更快。
这使得该技术不仅对汽车领域具有吸引力，无人机、机器人、航天技术或可再生能源储能系统也可能从中受益。在这些领域，严苛条件下的性能往往比低廉的大规模生产价格更为重要。来自中国的公告称，这款新型电池具有"高比能量和耐低温等优势"。
一个问题尚未解决，阻碍了量产
不过，这项技术尚未完全成熟。一个问题依然存在：高温。为了使电解液在多种气候条件下都能正常工作，其沸点必须进一步提高。只有这样，才能为更广泛的应用铺平道路。这也是目前距离量产还有较大距离的原因之一。
尽管如此，发展方向是明确的。这里的进步并非来自外部，不是通过更大的电池组，也不是通过彻底改变车辆结构。突破源自电池内部。在那个曾被视为不起眼组件的液体所在之处，或许将决定未来某天电动汽车在冬季的实际续航里程。
简而言之：
引起轰动的并非更大的电池，而是来自中国的一种新型电解液：据称它能显著提升电池在极端低温下的性能。在实验室测试中，即使在零下 50 至零下 70 摄氏度的环境下，电池单元仍表现出惊人的稳定性，其储能能力远超当前的标准电池。这对电动汽车而言，在冬季尤为重要：在严寒条件下能实现更长的续航里程。但这还无法成为面向大众市场的解决方案，因为该技术在高温环境下的表现仍需进一步优化。
编译者 刘晓毅博士：观昱机电技术（www.costkey-solutions.com）创始人、CEO），德国戴姆勒集团（奔驰汽车）20 多年新生产工艺、整车企划（含新能源汽车）和成本工程；德国物理学家奖获得者；工信部"长风计划"新能源与智能网联汽车产业智库专家；长城汽车、海辰储能高层技术管理；中国工信出版集团"国之重器出版工程"重点图书《制造企业的成本工程体系》作者；上海交通大学电子信息与电气工程学院研究生企业导师；同济大学汽车学院客座教授 ; 工信部人才交流中心 / 中国汽车产业培训基地 / 高顿财税学院成本工程特聘讲师；盖世汽车《刘晓毅专栏》作者；CostKey 是观昱机电技术自主开发的国内首个云端企业级成本工程 SaaS 软件系统， 获得上海市科委创新基金奖。
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