清華大學(xué)化工系張強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì)在固態(tài)電池領(lǐng)域取得關(guān)鍵突破，其研發(fā)的新型聚合物電解質(zhì)為高能量密度電池的實(shí)用化開辟了新路徑。該成果以“調(diào)控聚合物電解質(zhì)溶劑化結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)600 Wh kg?1鋰電池”為題，于國際頂級學(xué)術(shù)期刊《自然》在線發(fā)表。

針對固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化面臨的兩大核心挑戰(zhàn)——固-固界面接觸不良與電解質(zhì)化學(xué)穩(wěn)定性不足，研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出“富陰離子溶劑化結(jié)構(gòu)”設(shè)計(jì)策略。通過引入含氟聚醚基團(tuán)并采用熱引發(fā)原位聚合技術(shù)，成功構(gòu)建出兼具高離子電導(dǎo)率和優(yōu)異機(jī)械性能的電解質(zhì)體系。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，該電解質(zhì)可使固態(tài)界面接觸電阻降低60%以上，同時(shí)將離子遷移數(shù)提升至0.72。

基于該技術(shù)的8.96Ah聚合物軟包電池展現(xiàn)出突破性性能。在1MPa外壓條件下，電池能量密度達(dá)到604Wh/kg，較現(xiàn)有商業(yè)化產(chǎn)品提升近40%。更引人注目的是，該電池在滿電狀態(tài)下通過針刺試驗(yàn)與120℃高溫靜置6小時(shí)的嚴(yán)苛安全測試，全程未發(fā)生熱失控現(xiàn)象，徹底突破了傳統(tǒng)鋰離子電池的安全瓶頸。

團(tuán)隊(duì)開發(fā)的富鋰錳基正極匹配體系進(jìn)一步驗(yàn)證了技術(shù)優(yōu)勢。循環(huán)測試表明，電池在500次充放電后容量保持率仍達(dá)92%，較傳統(tǒng)電解液體系提升15個(gè)百分點(diǎn)。這種性能躍升源于電解質(zhì)對正極表面CEI膜和負(fù)極SEI膜的雙重優(yōu)化作用，有效抑制了高電壓下的副反應(yīng)發(fā)生。

該研究成果為下一代動(dòng)力電池技術(shù)提供了完整的解決方案。通過分子層面的溶劑化結(jié)構(gòu)調(diào)控，實(shí)現(xiàn)了電解質(zhì)在4.5V高電壓和強(qiáng)還原性負(fù)極環(huán)境中的穩(wěn)定運(yùn)行。業(yè)內(nèi)專家指出，這項(xiàng)突破或?qū)⑼苿?dòng)固態(tài)電池從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化，為電動(dòng)汽車和儲(chǔ)能領(lǐng)域帶來革命性變革。