我國科學家在固態電池聚合物電解質領域取得重要研究進展
當下，新能源汽車、電動飛行器、人形機器人等快速發展，對動力系統提出了更高要求，開發兼具高能量密度和優異安全性能的電池器件已成為緊迫需求。日前，清華大學化工系教授張強領銜的團隊在鋰電池聚合物電解質研究領域取得重要進展，為開發實用化的高安全性、高能量密度固態鋰電池提供了新思路與技術支撐。相關成果已在線發表于《自然》（Nature）。
固態電池憑借其高能量密度和本征安全潛力，被廣泛視為下一代二次鋰電池的重要發展方向，尤其是以富鋰錳基層狀氧化物作為正極材料的鋰電池體系，展現出能量密度突破600Wh/kg（瓦時每公斤）的潛力。
然而，當下固態電池在實際應用過程中仍面臨兩大難題：一是“固-固”材料之間因剛性接觸導致的界面接觸差；二是電解質難以在寬電壓窗口下同時兼容高電壓正極與強還原性負極的極端化學環境。如何在避免高外壓和結構復雜化的前提下構建穩定高效的“固-固”界面，成為該領域的關鍵科學挑戰。
對此，張強團隊提出“富陰離子溶劑化結構”設計新策略，成功開發出一種新型含氟聚醚電解質。該電解質通過熱引發原位聚合技術，有效增強了固態界面的物理接觸與離子傳導能力，顯著提升了鋰電池的耐高壓性能和界面穩定性。
得益于優化的界面性能，采用該電解質組裝的富鋰錳基聚合物電池表現出一系列優異的電化學性能。基于該電解質構建的8.96Ah（安時）聚合物軟包全電池在施加1MPa（兆帕）外壓下，能量密度實現跨越式提升，達到604Wh/kg，遠超當下商業化電池。此外，該電池在滿充狀態下順利通過針刺與120攝氏度熱箱（靜置6小時）安全測試，未出現燃燒或爆炸現象，展現出優異的安全性能。未來，該研究成果有望為成熟的固態電池產品研發提供重要技術參考。
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