日前，一项长达4年的研究在浙江大学迎来“春天”。
一直以来，浙大材料科学与工程学院范修林研究员团队致力于锂离子电池研究。近期，该团队开发并验证了一套新型极端电解液设计原则，打破了传统的锂离子传输模式，并为具备特殊物化性质的电解液开辟了一条全新的研究途径。基于此理念，团队设计出一款新型电解液，不仅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，还可以让高能量密度锂离子电池在10分钟内完成快速充放电。这项研究于昨天刊发在国际期刊《自然》（Nature）上。
锂离子电池的充电速度、工作温度、安全性依旧是制约电动汽车进一步发展的障碍。锂离子电池要实现快充的突破，电解液的特性至关重要。要让锂离子电解液同时具备有效的电解液—电极界面膜、宽温域内高离子电导率和快速离子传输动力学，这对于此前已有研究的电解液来说都是不可能实现的。
在这项“不可能”的研究中，范修林团队进行了4年的探索。
面对几万种溶剂，该团队首次建立了一套溶剂筛选原则，用于筛选符合标准的潜在溶剂，进而将23种目标材料，制作成电解液并应用于锂电池，展开实证研究。记者在实验室看到研究中的锂离子软包电池，如同一块块压缩饼干，却能展现出不同的功能效应。
在一次次实验中，浙大科研人员提出并验证了一种全新机制——“配体通道促进传输”机制，建立了离子在电解液和固态电解质中传输的统一框架，最终确定了电解液的最佳配方。
相关测试数据表明，浙大提出的新型电解液在25℃室温下的离子电导率是商用电解液的4倍；在-70℃时高于商用电解液3个数量级以上。“在同等条件下，我们设计的锂离子电池，能够实现充电10分钟，达到八成充电量，展现出超快的离子传输行为。”快充性能优异，也意味着低温充放电性能较为优质，“在低温下我们的电池也能展现出良好的性能。”范修林介绍。
谈及未来应用方向，范修林认为当前电池成本还比较高，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。而随着电解液技术的不断攻关迭代，范修林对新型锂离子电池装配到新能源汽车很有信心，“目前，我们团队已经与相关企业开展紧密合作。”
“我们的电解液设计原则不仅对极端工况下锂电池有效，随着研究的深入，我们发现其对钠离子电池和钾离子电池也十分有效。”范修林说，“这也将让科研成果聚焦国民经济主战场，更好服务‘双碳’目标，推动能源绿色低碳发展。”