南开大学研究团队着手解决传统锂电池在寒冷环境中性能低下的问题，为机器人在寒带作业提供了强有力的支撑。传统锂电池依靠锂与氧的配位作用溶解锂盐，虽然在常温下表现良好，但在低于-50℃时能量密度严重下降，甚至完全无法运行。为了改善这种情况，研究团队把目光投向了更活泼的氟原子，提出了锂与氟配位的新方案。他们用氟代烃溶剂替代了传统的碳酸酯溶剂，让锂盐在分子级别实现了一次“换血”。实验结果显示，新电池在室温下的能量密度达到了700 Wh/kg，比当前液态电池高出一倍多。更令人惊讶的是，它在-50℃的环境下还能释放出380 Wh/kg的能量，展现出了优异的低温性能。 这种新型电解液还具有诸多优势：它可以大幅提升机器人的续航能力，保障机器人在极地科考和巡检等任务中电量充足；能够适应极寒的环境温度范围，例如零下四十度的仓库和雪场作业；同时减轻了电池系统的重量，每减少1克重量就意味着机器人更灵活；还具备更高的安全性，避免了爆炸、冒烟等风险，并且在冷热循环后仍然稳定可靠。 尽管这项成果已经在《自然》期刊上发表，但商业化应用还需要克服一些障碍。南开大学团队正在努力攻关循环寿命问题，目前实验室模型已经达到了1000次以上的寿命目标，接下来他们希望能把目标定在3000次以上。此外，他们还在努力降低成本，希望氟代溶剂规模化后价格能够降低一半。另外还需要优化全电池匹配，包括正负极材料和集流体设计，以充分发挥出700 Wh/kg的能量潜力。 一旦这些难题被攻克，氟代电解液电池将会在两个领域大放异彩：一是用于极端环境如极地科考和雪场物流；二是用于消费电子领域如家用服务机器人和无人机等对能量密度要求极高的设备。可以预见下一代机器人的“心脏”——电池系统——正在从氟原子开始重新跳动。