
一种曾用于工业合成的含氟气体,正成为破解锂电池寿命魔咒的关键钥匙
2021年,复旦大学陈茂课题组以三氟氯乙烯气体为原料,设计出主链含氟交替共聚物。这种材料兼具不可燃、不结晶和化学稳定性,首次实现锂离子室温高效传输与5.3V高压稳定性的兼容。
四年后,该校彭慧胜、高悦团队在《自然》发表颠覆性成果——通过注射含氟有机锂盐“三氟甲基亚磺酸锂”,使锂电池循环寿命突破11818次(容量保持率96%),寿命延长10倍以上。
这两项突破共同指向一个核心逻辑:氟化学正在改写锂电池的底层规则。
锂电池的瓶颈长期存在于界面稳定性与锂损耗的矛盾中。传统氟聚合物因易结晶、溶解锂盐能力差,难以满足固态电池需求。
陈茂团队的三氟氯乙烯合成路径提供了新思路:
精准调控分子结构:以气态三氟氯乙烯为单体,在温和条件下合成主链含氟交替共聚物,突破高温高压合成的限制;
六元环稳定机制:聚合物与锂离子形成环状结构,产生弱溶剂化效应,抑制锂枝晶生长;
高压兼容性:在5.3V超宽电化学窗口下保持稳定,为高能量密度电池设计铺路。
这一成果揭示了含氟聚合物作为电解质基底的潜力,但其对“锂损耗”根本矛盾仍力有未逮。
2025年初,彭慧胜/高悦团队提出“外部锂供应”技术,将氟化学的应用推向新维度。其核心是一种名为三氟甲基亚磺酸锂(CF₃SO₂Li) 的含氟分子,通过三大特性破解锂损耗困局:
精准分解:在2.8-4.3V充电电压窗口内不可逆氧化,释放锂离子后分解为SO₂、CHF₃等气体,经排气系统实现“零残留”;
工业普适性:可溶于常规电解液,适配石墨、硅碳负极及各类正极材料,合成成本不足电池总成本的10%;
AI赋能设计:通过非监督机器学习筛选300万虚拟分子库,综合电化学活性、溶解度等参数锁定最优解。
“打针”技术的四步重生术:
配液:将CF₃SO₂Li以12.5%浓度溶于电解液;
注入:通过电池预留气孔或导管注入老化电池;
活化:充电时锂盐在阳极分解,锂离子嵌入负极;
净化:分解气体排出后密封,电池恢复初始性能。
该技术将储能电池度电成本降至0.03元/Wh(降幅70%),并推动“无锂正极”成为可能——铬氧化物(CrO)等材料使能量密度达1192 Wh/kg,达磷酸铁锂的3倍。
含氟材料的创新正从实验室涌向产业前线:
补锂技术+大电芯:688Ah储能电芯配合外部补锂,使20尺集装箱系统容量达6.9MWh,循环寿命突破15000次,支撑海上风电平台20年免维护运行;
退役电池再生:2030年我国退役储能电池预计达200万吨,补锂技术可延长其寿命5-10倍,减少70%固废;
制造工艺革新:现有产线仅需增加注液工序即可兼容新工艺,国内知名企业已推进合作。
尽管前景广阔,技术仍需跨越三重关卡:
长期安全性:多次注射对SEI膜的累积影响需验证;
标准化适配:方壳/圆柱电池的注液接口需重新设计;
经济性平衡:修复服务成本需与电池更换成本竞争。
对此,团队正开发“预埋型”分子——在电池出厂时注入,待容量衰减时激活释放锂离子,实现“零干预”修复。
从三氟氯乙烯基底构建的高压稳定界面,到AI设计的含氟“续命分子”,氟化学在锂电池领域的两次飞跃揭示了同一逻辑:
含氟材料的精准调控能力,正在解开能量存储的终极矛盾——在提升密度与延长寿命之间,人类不必再做选择。
正如彭慧胜团队的展望:“未来通过‘打针’修复电池,让产业生态走向智能化、环保化。”。当688Ah电芯遇见含氟补锂剂,一场改写储能底层逻辑的变革已然启幕。
【通知】常州市嘉远化工有限公司2024年国庆节放假安排
尊敬的客户与合作伙伴:秋色宜人,月满华诞。值此中华人民共和国成立76周年暨中秋佳节来临之际,常州市嘉远化工有限公司全体员工谨向您致以最诚挚的节日问候!感谢您一直以来的信任与支持。根据国家2025年节假日安排,并结合我司实际情况,现将国庆、中秋双节期间的服务安排通知如下:一、假期时间安排放假时间: 2025年10月1日(星期三)至10月8日(星期三),共8天节后上班: 2025年10月9日(星期四) 起,公司全面恢复正常办公温馨提示: 9月28日(星期日)与10月11日(星期六)为调休工作日,我司正常办公二、假期服务保障为保障您的业务不受影响,我们在假期期间做了如下服务安排:紧急事务联系:假期期间,我们安排了专人值班,以应对紧急情况。若您有紧急事务,可通过以下方式联系:专属客户经理:您也可以直接通过邮箱(Anna@czjyhg.com)或手机联系您的专属客户经理,我们将尽快响应。订单与项目进度:放假期间提交的订单或发起的业务请求,我们将在10月9日节后首个工作日起,按顺序集中处理。恳请您提前规划,如有紧急需求可提前与我们的客户经理沟通。月圆人团圆,国泰民安康。 再次感谢您的理解与支持!预祝您与家人:国庆、中秋双节快乐,阖家幸福,万事如意!常州市嘉远化工有限公司2025年9月29日
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2025-09-29
高纯氟盐:现代工业的"隐形冠军",从锂电池到核电都离不开的关键材料(下)
03 未来前景:新兴应用领域不断拓展随着科技进步,高纯氟盐的应用领域正在不断扩展。在航空航天领域,氟盐作为高温润滑剂和密封材料,能够满足极端环境下的使用要求。在量子计算这一前沿科技中,特定氟盐晶体是制备量子比特的候选材料之一,相关研究正在全球多个实验室紧张进行。新能源技术的快速发展为高纯氟盐带来了新的市场机遇。全固态锂电池、钠离子电池等下一代储能技术,都对氟盐材料提出了更高要求。“未来五年,全球高纯氟盐市场预计将保持年均10%以上的增长速度。”行业分析师预测,随着下游应用领域的不断拓展,这一细分市场将迎来快速发展期。从日常生活到尖端科技,高纯氟盐这一默默无闻的材料正发挥着越来越重要的作用。随着制备技术的进步和应用领域的拓展,这种“小众”材料正在走向舞台中央,成为支撑现代科技发展的关键力量。“理解高纯氟盐的价值,就是理解现代材料科学如何通过极致追求,推动整个技术文明的进步。”一位材料学家如此评价这一看似普通却不平凡的材料。
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2025-09-24
高纯氟盐:现代工业的"隐形冠军",从锂电池到核电都离不开的关键材料(上)
高纯氟盐:现代工业的"隐形冠军",从锂电池到核电都离不开的关键材料(上)你可能从未听说过它,但你的手机电池、未来的核电站甚至治疗你牙病的药物中,都可能有着高纯氟盐的身影。这个看似普通的化学物质,正悄然改变着我们的生活。 当你使用智能手机时,当你驾驶电动汽车时,甚至当你在医院接受PET-CT检查时,一种名为高纯氟盐的材料正在默默发挥作用。这种纯度达到99.99%以上的特殊化学品,已成为多个高科技领域不可或缺的关键材料。什么是高纯氟盐?简单来说,它是氟与其他金属元素形成的化合物,但经过特殊工艺提纯,杂质含量极低。这种高纯度特性使其在尖端科技领域具有不可替代的价值。01 无处不在的应用:从日常电子产品到尖端科技高纯氟盐最常见的应用是在锂离子电池中。作为电解质的关键组成部分,高纯氟化锂能够显著提升电池的安全性和循环寿命。目前主流电动汽车电池中,大多含有这类高纯度氟盐材料。在新能源领域,高纯氟盐更是发挥着核心作用。光伏产业用其制备高效太阳能电池板,氢能源技术中用它来制备燃料电池的关键部件。可以说,没有高纯氟盐,许多清洁能源技术将难以实现商业化应用。更令人惊讶的是,高纯氟盐在现代医疗中同样重要。氟-18标记的氟化钠是PET-CT检查中最常用的示踪剂之一,可帮助医生早期发现肿瘤和骨骼疾病。此外,含氟药物在抗肿瘤、抗病毒等领域展现出独特疗效。02 为何纯度如此重要?99.99%背后的科学道理普通工业级氟盐纯度通常在98%-99%之间,而高纯氟盐的标准是99.99%以上。这看似微小的差异,在实际应用中却会产生天壤之别的效果。以核电领域为例,核级氟盐中即使微量的杂质也会影响中子传输性能,进而影响反应堆的安全运行。同样,在半导体制造中,微量的金属杂质会导致芯片电路短路或性能下降。“高纯氟盐的制备犹如在嘈杂的环境中分辨细微的声音,需要极其精密的技术。”材料科学家这样比喻。制备过程涉及多重纯化工艺,包括化学沉淀、离子交换、区域熔炼等高精尖技术。每个应用领域对氟盐的纯度要求各不相同。电子级要求控制特定金属离子含量,核级侧重中子吸收截面小的元素控制,而医药级则关注生物相容性杂质的选择性去除。
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2025-09-23
嘉远亮相烟台核电工业博览会,推动绿色化工与核工业发展
2025年9月15日至17日,常州市嘉远化工有限公司成功参与在烟台八角湾国际会展中心举办的2025中国(烟台)核能安全暨核电产业链高峰论坛。本次博览会以"发展清洁能源·共享低碳未来"为主题,汇聚了核电工业领域的众多知名企业和专家。展会期间,嘉远重点展示了高纯氟盐、硼10酸等明星产品在核电专用化工材料、核级防护涂料及清洁能源配套化学品等领域的应用成果。嘉远展出的硼10酸受到业内专家的广泛关注。通过此次参展,嘉远与核电产业链上下游企业进行了高效的交流沟通,建立了深入的合作联系。嘉远展示的创新产品彰显了其在化工材料技术实力,为推动化工行业绿色转型贡献了力量。嘉远代表表示,将以此次参展为契机,持续加大研发投入,深化与核电产业的协同创新,为实现"双碳"目标提供更多优质的化工材料解决方案。
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2025-09-23