在電動汽車、電動飛行器及人形機器人等新興領域，對動力系統的高能量密度與安全性能提出了嚴苛要求。如何開發出兼具這兩大特性的電池，成為當前儲能技術突破的關鍵方向。近期，清華大學張強教授團隊通過創新設計“富陰離子溶劑化結構”，成功研制出一種新型含氟聚醚電解質，為解決這一難題提供了重要方案。
該團隊采用熱引發原位聚合技術，使電解質在固態界面形成緊密的物理接觸，同時優化了離子傳導效率。研究核心在于在聚醚分子鏈中引入強吸電子含氟基團，這一設計顯著提升了電解質的耐高壓能力，使其能夠適配4.7V高電壓的富鋰錳基正極材料。更關鍵的是，基于鋰鍵化學原理構建的“–F???Li????O–”配位結構，誘導形成了富含氟化物的穩定界面層，從根本上增強了電極-電解質界面的穩定性。
實驗數據顯示，采用該電解質組裝的富鋰錳基聚合物電池展現出卓越性能：首圈充放電效率達91.8%，正極材料比容量高達290.3mAh/g。在0.5C倍率下經過500次循環后，容量保持率仍達72.1%。特別值得關注的是，8.96Ah規格的聚合物軟包全電池在僅1MPa外壓條件下，能量密度突破604Wh/kg，遠超當前商業化磷酸鐵鋰電池（150-190Wh/kg）和鎳鈷錳酸鋰電池（240-320Wh/kg）的水平。
安全性能測試中，該電池在滿充狀態下順利通過針刺實驗和120℃高溫靜置6小時的熱箱測試，全程未發生燃燒或爆炸。研究團隊指出，這種突破得益于電解質分子結構與界面工程的協同創新——含氟基團拓寬了電壓窗口，獨特的鋰鍵配位結構則構建了高離子電導率的溶劑化環境，最終實現了能量密度與安全性的雙重提升。
這項發表于《自然》期刊的研究成果，標志著高安全性固態鋰電池技術邁出關鍵一步。研究通過精確調控聚合物電解質的溶劑化結構，成功解決了高電壓正極與金屬鋰負極的兼容難題，為開發實用化下一代儲能設備提供了重要技術路徑。該工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金等多個項目資助。
