固态电池瓶颈技术取得重大突破！

新浪财经 2025-09-28 14:50:09

电动知家消息，近日，国际顶级学术期刊《自然》发表了一项来自中国科研团队的重大研究成果：清华大学张强教授团队成功开发出一种新型氟聚醚基聚合物电解质，实现了锂金属电池能量密度与安全性能的双重突破。该技术使锂金属电池的能量密度达到惊人的604Wh/kg（1027Wh/l），并展现出优异的安全特性，为下一代高能量密度电池的商业化应用奠定了坚实基础。

传统锂离子电池的能量密度已接近理论极限，而锂金属电池被视为未来储能领域的“圣杯”。然而，其商业化面临两大核心挑战：一是锂金属负极在循环过程中容易产生枝晶，引发安全隐患；二是高容量的富锰基层状氧化物（LRMO）正极在循环时会发生氧流失和界面副反应，导致电池性能迅速衰减。尽管固态电解质被公认为解决这些问题的理想方案，但现有的聚合物固态电解质往往存在离子电导率低、界面稳定性差等问题，尤其难以适配高电压、高容量的正极材料。

清华团队独辟蹊径，从分子结构设计入手，研制出了一种新型氟聚醚基聚合物电解质（PTF-PE-SPE）。该材料巧妙地结合了强溶剂化能力的聚醚链段和弱溶剂化能力的氟化烃侧链，成功构建了“富阴离子溶鞘结构”。这种独特的结构促使阴离子优先在正负极界面发生分解，形成富含氟化物的稳定界面保护层。在正极侧，该保护层有效抑制了氧的不可逆流失和电解质的催化分解；在负极侧，它引导了锂金属的均匀沉积，防止枝晶生长。

实验结果表明，采用该电解质的电池展现出前所未有的综合性能：超高能量密度：软包电池实现604Wh/kg的质量能量密度，远超当前最先进的锂离子电池（约300Wh/kg）。长循环寿命：硬币电池在25°C下稳定循环超过500次。高负载容量：正极面积容量超过8mAh/cm²，满足实用化需求。极致安全：满电状态下通过针刺测试，无起火爆炸现象。

这项突破不仅解决了固态电池领域的关键科学问题，更提供了可行的产业化技术路径。研究团队采用的Trimethylphosphate（TMP）添加剂和原位聚合工艺，与现有电池制造工艺兼容，大幅降低了量产门槛。“这意味着我们有望在不久的将来看到手机续航延长一倍、电动汽车续航突破1000公里、并且彻底解决电池安全隐患的消费电子产品。”一位新能源领域专家评价道。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的支持，多项专利已完成布局，正与领先电池企业开展产学研合作，推动技术商业化进程。

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