图 氟配位卤代烃电解液的设计思路

　　在国家自然科学基金项目（批准号：22393900、22372083、52201259、22121005、92472122）等资助下，南开大学化学学院赵庆研究员和陈军教授，联合上海空间电源研究所李永研究员在电解液领域取得进展，研究成果以“氟代烃电解液用于高能低温电池”(Hydrofluorocarbon electrolytes for energy-dense and low-temperature batteries)”为题，于2026年2月26日发表在《自然》（Nature）杂志上。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-026-10210-6。

　　从伏特电池、铅酸电池、镍氢电池到锂电池，电池体系的每一次突破都离不开电解液的革新与迭代。长期以来，氧原子被认为是电解液溶剂中不可或缺的关键元素，载流子（Li⁺、Na⁺）与氧的离子-偶极相互作用为离子解离和输运提供了基础，但这种强相互作用也阻碍了电解液-电极界面的电荷转移过程，成为制约电池能量密度和低温性能提升的瓶颈。针对这一问题，上述团队设计合成了一系列新型氟代烃溶剂分子，通过调控氟原子的电子密度和溶剂分子的空间位阻，实现电解液中锂盐的有效溶解，成功取代了传统的锂-氧配位模式。通过进一步优化分子结构，团队发现了此类电解液的设计原则以及与锂金属电极的界面相容性规律。与传统基于锂-氧配位的电解液体系相比，氟代烃溶剂浸润性好、利用率高，可显著降低电解液用量；同时，锂-氟配位更弱，在低温下仍具有快速的界面电荷转移动力学。基于这一设计，团队实现了室温700瓦时/公斤的锂金属电池超高比能，并在-50℃极寒环境中，仍能维持接近400瓦时/公斤的高能量密度。