隨著新能源汽車、電動(dòng)飛行器及人形機(jī)器人等領(lǐng)域的快速發(fā)展，動(dòng)力系統(tǒng)對(duì)電池性能提出了更高要求。兼具高能量密度與優(yōu)異安全性的固態(tài)鋰電池，已成為當(dāng)前技術(shù)攻關(guān)的重點(diǎn)方向。近日，清華大學(xué)化工系研究團(tuán)隊(duì)在鋰電池關(guān)鍵材料領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展，相關(guān)成果已發(fā)表于國(guó)際權(quán)威期刊《自然》（Nature），為實(shí)用化固態(tài)電池的研發(fā)提供了全新思路與技術(shù)支撐。

固態(tài)電池因其高能量密度與本征安全特性，被視為下一代鋰離子電池的核心發(fā)展方向。其中，采用富鋰錳基層狀氧化物作為正極材料的體系，能量密度有望突破600Wh/kg，展現(xiàn)出顯著的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。然而，實(shí)際應(yīng)用中仍存在兩大技術(shù)瓶頸：一是固態(tài)電解質(zhì)與電極材料間的“固-固”界面因剛性接觸導(dǎo)致接觸不良；二是電解質(zhì)難以在寬電壓范圍內(nèi)同時(shí)適配高電壓正極與強(qiáng)還原性負(fù)極的極端化學(xué)環(huán)境。如何在不依賴高壓外力或復(fù)雜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前提下，構(gòu)建穩(wěn)定高效的固-固界面，成為該領(lǐng)域亟待解決的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。

針對(duì)上述挑戰(zhàn)，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，成功開(kāi)發(fā)出新型含氟聚醚電解質(zhì)。通過(guò)熱引發(fā)原位聚合技術(shù)，該電解質(zhì)顯著增強(qiáng)了固態(tài)界面的物理接觸與離子傳導(dǎo)效率，同時(shí)大幅提升了電池的耐高壓性能與界面穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)表明，采用該電解質(zhì)組裝的富鋰錳基聚合物電池，在僅施加1MPa外壓的條件下，8.96Ah軟包全電池的能量密度達(dá)到604Wh/kg，遠(yuǎn)超當(dāng)前商業(yè)化產(chǎn)品水平。

安全性測(cè)試結(jié)果顯示，該電池在滿充狀態(tài)下通過(guò)針刺實(shí)驗(yàn)，并在120攝氏度熱箱中靜置6小時(shí)后未發(fā)生燃燒或爆炸，展現(xiàn)出卓越的安全性能。研究團(tuán)隊(duì)指出，這一成果為高安全性、高能量密度固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用奠定了重要技術(shù)基礎(chǔ)，其核心設(shè)計(jì)思路與材料體系有望推動(dòng)下一代動(dòng)力電池技術(shù)的革新。