固態(tài)電池兩大界面難題被清華團(tuán)隊(duì)打破新型電解質(zhì)提升性能與安全

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2025-09-29 14:06:18 清華大學(xué)

固態(tài)電池兩大界面難題被清華團(tuán)隊(duì)打破新型電解質(zhì)提升性能與安全！清華大學(xué)化工系教授張強(qiáng)團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一種新型含氟聚醚電解質(zhì)，為高安全性、高能量密度固態(tài)鋰電池的開發(fā)提供了新思路和技術(shù)支持。該成果已在線發(fā)表于《自然》雜志。

固態(tài)電池因其高能量密度和本征安全潛力而被視為下一代二次鋰電池的重要發(fā)展方向，特別是使用富鋰錳基層狀氧化物作為正極材料的鋰電池體系，展現(xiàn)出突破600Wh/kg能量密度的潛力。

然而，目前固態(tài)電池在實(shí)際應(yīng)用中仍面臨兩大難題：一是“固—固”材料之間因剛性接觸導(dǎo)致的界面接觸差；二是電解質(zhì)難以在寬電壓窗口下同時(shí)兼容高電壓正極與強(qiáng)還原性負(fù)極的極端化學(xué)環(huán)境。如何在避免高外壓和結(jié)構(gòu)復(fù)雜化的前提下構(gòu)建穩(wěn)定高效的“固—固”界面，成為該領(lǐng)域的關(guān)鍵科學(xué)挑戰(zhàn)。

張強(qiáng)團(tuán)隊(duì)提出“富陰離子溶劑化結(jié)構(gòu)”設(shè)計(jì)新策略，成功開發(fā)出一種新型含氟聚醚電解質(zhì)。通過熱引發(fā)原位聚合技術(shù)，有效增強(qiáng)了固態(tài)界面的物理接觸與離子傳導(dǎo)能力，顯著提升了鋰電池的耐高壓性能和界面穩(wěn)定性。

基于該電解質(zhì)構(gòu)建的8.96Ah聚合物軟包全電池，在施加1MPa外壓下，能量密度達(dá)到604Wh/kg，遠(yuǎn)超當(dāng)前商業(yè)化電池。此外，該電池在滿充狀態(tài)下順利通過針刺與120攝氏度熱箱（靜置6小時(shí)）安全測(cè)試，未出現(xiàn)燃燒或爆炸現(xiàn)象，展現(xiàn)出優(yōu)異的安全性能。未來，該研究成果有望為成熟的固態(tài)電池產(chǎn)品研發(fā)提供重要技術(shù)參考。固態(tài)電池兩大界面難題被清華團(tuán)隊(duì)打破新型電解質(zhì)提升性能與安全！

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