安全耐用的电池因其在电动汽车和大规模电网中的广泛应用而受到越来越多的关注。 然而，传统有机电解质引起的安全问题和有限的工作温度范围限制了其进一步应用。 电解液是电池的“血液”，影响着电池的比容量、工作温度范围等。目前，开发宽温度范围、高安全性的电解液仍面临巨大挑战。
“耐低温和耐高温电池的机理不同。低温会导致离子动力学行为缓慢；高温下CEI/SEI的高温降解、材料不耐高温、溶剂不耐高温温度和阴离子分解和干扰一般是低温好，高温不好，高温好但低温不好。”湖南大学物理与微电子学院教授陆秉安说。
为此，陆秉安科研团队设计将一种环保、低成本、高导热系数的灭火剂（Novec 7300液，简称MME）引入到二次电池（即充电电池）的电解液中，通过它与另外两种高介电常数和低介电常数溶剂的组合成功地构建了阻燃电解质。 只需更换电解质盐，该电解质的长循环性能就可以扩展到不同的电池系统，包括钾离子电池和锂离子电池。 查了文献，这是目前工作温度范围内最大的二次离子。
湖南大学陆秉安教授科研团队制备的二次离子电池
研究人员发现 MME 分子富含低极性 C-F 键。 通过与高、低介电常数两种溶剂配合，可以溶解钾/锂电解质盐并将其用作电解质，具有优异的热稳定性且不易燃，可在-75摄氏度至-75摄氏度的宽工作温度范围内工作。零上 80 摄氏度以上。 其中，使用MME电解液后，钾金属对称电池的循环寿命可延长至8800小时（一年以上），钾石墨负极电池可实现2400次稳定循环，容量保持率高达93%。 这主要是由于MME的引入，调节了电解液的溶剂化结构，有助于形成富含无机成分的钝化层。
MME电解液与磷酸铁锂电池匹配后，实验发现其寿命可从传统的150次循环提升至5400次循环。 此外，研究人员通过绝热加速量热仪测试发现，引入MME后的电解液比引入前具有更高的热失控温度，表明其具有更高的安全性。 即使在恶劣的条件下，18650锂离子电池也能循环超过200次，容量保持率为96.7%。 “加上低成本，目前的配方为电解质设计提供了新的空间，其中几乎所有影响电池可持续性的因素都可以得到很好的平衡。” 陆秉安说道。
2月5日，结果在互联网上在线发布。 湖南大学物理与微电子学院为第一单位，博士生易贤惠为第一作者，陆秉安为唯一通讯作者。 该研究得到湖南大学博士后付宏伟、克莱姆森大学M. Rao教授、中南大学周江教授、中山大学王成新教授等的支持，并获得国家自然科学基金资助基金会和其他项目。
陆秉安（前排左二）与团队合影
该论文的审稿人认为，这项研究提供了关于钾离子和锂离子电池电解质的有趣发现，提出了一种新的安全且宽温度范围的电解质； 该工作质量非常高，代表了非水电池电解质的顶尖研究； 所制备的电池成本低廉、环境友好，为电池领域的相关研究提供了宝贵的思路。