在電動汽車、電動飛行器及人形機器人等新興領域快速發展的背景下，動力系統對電池性能提出了更高要求。既要實現高能量密度以延長續航，又需確保安全性能以應對復雜使用場景，這成為當前儲能技術攻關的核心方向。針對這一挑戰，清華大學化工系張強教授團隊通過創新電解質設計，成功開發出兼具高能量密度與優異安全性的新型固態電池。

研究團隊突破傳統電解質設計思路，提出“富陰離子溶劑化結構”策略，研制出含氟聚醚電解質。該材料通過熱引發原位聚合技術，在電極表面形成緊密的固態界面層，顯著提升了離子傳導效率。研究者在聚醚分子鏈中引入強吸電子含氟基團，使電解質耐壓性能大幅提升，可穩定匹配4.7V高電壓富鋰錳基正極材料，同時實現與金屬鋰負極的兼容。這種結構創新解決了傳統電解質在高電壓條件下易分解的技術難題。

基于鋰鍵化學原理，研究團隊構建了獨特的“–F???Li????O–”配位結構。該結構誘導形成富陰離子溶劑化環境，在電極表面衍生出富含氟化物的穩定界面層。實驗數據顯示，采用該電解質的富鋰錳基聚合物電池展現出優異電化學性能：首圈庫侖效率達91.8%，正極比容量達到290.3mAh/g，在0.5C倍率下循環500次后容量保持率仍保持72.1%。更引人注目的是，8.96Ah聚合物軟包全電池在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。

安全性能測試結果同樣亮眼。滿充狀態下的電池樣品順利通過針刺實驗和120℃熱箱6小時靜置測試，全程未發生燃燒或爆炸。這種突破性表現得益于電解質分子結構設計與界面工程的協同優化：強吸電子基團拓寬了電壓窗口，鋰鍵配位結構增強了界面穩定性，共同構建起多重安全防護機制。研究團隊通過分子層面的精準調控，實現了高能量密度與高安全性的平衡。

該成果為固態鋰電池的實用化開發開辟了新路徑。相較于傳統液態電解質體系，新型聚合物電解質在熱穩定性、機械強度和界面兼容性方面具有顯著優勢。研究證實，通過溶劑化結構的分子設計，可在較低外壓條件下實現電極與電解質的緊密接觸，為軟包電池的規模化生產提供了技術支撐。這項突破不僅推動了富鋰錳基正極材料的商業化進程，更為下一代高安全固態電池的研發奠定了理論基礎。

相關研究成果以“調控聚合物電解質溶劑化結構實現600Wh/kg鋰電池”為題，于近日在國際頂級學術期刊《自然》在線發表。該研究得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金等多個科研項目的聯合資助，標志著我國在固態電池領域的技術創新能力達到國際領先水平。