近日，清華大學化工系張強教授團隊在固態電池領域取得重要突破，其研發的新型含氟聚醚電解質成功將電池能量密度提升至傳統鋰離子電池的兩倍以上。該成果已被國際頂級期刊《自然》收錄，標志著我國在固態電池技術領域邁出關鍵一步。
研究團隊通過創新設計的"富陰離子溶劑化結構"策略，開發出具有604Wh/kg重量能量密度和1027Wh/L體積能量密度的固態電池。這種新型電解質材料不僅能量密度達到當前頂級商用電動汽車電池包的兩倍以上，更在安全性測試中展現出卓越性能——滿電狀態的電池在針刺測試中未發生起火或爆炸，循環500次后容量保持率仍達72.1%。
突破性成果的核心在于原位構筑的含氟聚醚基聚合物電解質（FPE-SPE）。該技術通過精密調控鋰離子溶劑化結構，有效解決了高容量富鋰錳基氧化物（LRMO）正極材料的界面不穩定性問題。LRMO材料雖具有超過250-300mAh/g的理論比容量，但其晶格氧氧化易引發不可逆反應，導致結構退化和電壓衰減。研究團隊通過穩定陰離子氧化還原過程，成功阻止了氧氣生成這一關鍵衰減環節。
制造工藝方面，團隊采用原位聚合技術，將液態單體前驅液注入電池后加熱引發聚合反應，在電極表面直接形成固態電解質。這種創新方法消除了傳統預制電解質中的孔隙和高界面阻抗問題，實現了電解質與電極的無縫貼合。電池設計采用高負載LRMO正極（面容量>8mAh/cm2）、貧電解液（1.2g/Ah）和無負極結構，這些要素共同構成了實現超高能量密度的技術基礎。
安全性測試顯示，含氟聚合物與TMP增塑劑組成的電解質具有自熄特性，PTF-PE/LiTFSI薄膜可自動熄滅火焰，最終電解質膜完全不可燃。與傳統PE-SPE電解質電池相比，新型電池在0.5C倍率下循環500次后的容量保持率提升近20個百分點，而傳統電池在循環50次后容量即衰減至80%。
該研究由清華大學長聘教授張強領銜，其團隊長期致力于能源存儲材料研究。張強教授曾獲國家自然科學基金杰出青年基金、英國皇家學會Newton Advanced Fellowship等榮譽，2017-2020年連續四年入選"全球高被引科學家"。研究團隊提出的鋰鍵化學、離子溶劑復合結構等概念，為高能電池開發提供了重要理論基礎，此次成果更是在實用化道路上取得實質性進展。
