南开大学化学学院赵庆研究员、陈军院士团队，联合上海空间电源研究所李永研究员，成功研发出一种全新的“氟配位”新型氟代烃电解液。
基于该电解液组装的锂金属电池，不仅在室温下实现了高达700Wh/kg的超高能量密度，更能在-50℃的极寒环境中保持接近400Wh/kg的输出能力。
研究中采用的新溶剂具备极佳的浸润性和像水一样顺畅的超低粘度（0.38 cp），电池内部的电解液用量被大幅压缩，在同容量下减轻了电池重量，同重量上则可以提升续航表现。
此外，这种电解液不仅能承受高达4.9V的高电压，还能在金属锂负极表面诱导形成一层坚固的双层固体电解质界面膜（SEI），有效抑制了容易引发短路的锂枝晶生长，使得锂的沉积/剥离库伦效率高达99.7%。
虽然它能很好地溶解锂盐，但在低温或快充时，由于结合得太紧，锂离子到了电极界面很难脱身（去溶剂化能垒高），导致电荷转移极其缓慢，电池在冬天就会被冻伤。
为了解决上述难题，南开大学团队另辟蹊径，提出用氢氟烃（HFCs）这类流动性好、耐高压的物质做溶剂，并挑战了一个传统难题：氟原子本来很高冷，对锂离子吸引力太弱，没法溶解足够的锂盐。
团队通过一系列分子级别的操作，设计合成了一系列单氟代烷烃溶剂（特别是1,3-二氟丙烷，简称DFP），在微观世界里找到了一个平衡点。
本研究由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陈军，联合上海空间电源研究所研究员李永共同完成。
赵庆研究员现任南开大学化学学院特聘研究员、博士生导师。他于2012年和2017年分别在南开大学化学学院获得化学学士和无机化学博士学位，随后在2017年至2021年于美国康奈尔大学化学与生物工程学院从事博士后研究，并于2021年加入南开大学。
他提到，“通过氟配位实现锂盐溶解的关键是调控氟原子的电子密度和溶剂分子的空间位阻，新研发的锂电池具有高比能、耐低温等显著优势。”
中国科学院院士、南开大学常务副校长陈军教授对该成果的应用前景表示了高度期待：“基于该电解液的高比能电池在新能源汽车、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。”
从摆脱“掉电焦虑”的家用汽车，到翱翔低空的飞行器，再到极地科考与深空探测的尖端设备，都将拥有更加强健可靠的能量心脏。
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📸 张贤云记者 李晓冬 摄
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