在电动汽车、电动飞行器及人形机器人等新兴领域对动力系统提出更高要求的背景下，如何研发出兼具高能量密度与优异安全性的电池成为储能领域的核心课题。近日，清华大学张强教授团队通过创新聚合物电解质设计，成功开发出一种新型含氟聚醚电解质，为高安全固态锂电池的实用化开辟了新路径。
研究团队提出“富阴离子溶剂化结构”设计策略，通过在聚醚电解质中引入强吸电子含氟基团，显著提升了电解质的耐高压性能。该电解质可匹配4.7V高电压富锂锰基正极，并实现与金属锂负极的同步兼容。基于锂键化学原理，团队构建了独特的“–F∙∙∙Li⁺∙∙∙O–”配位结构，诱导形成高离子电导率的富阴离子溶剂化结构，进而在电极表面衍生出富含氟化物的稳定界面层，大幅提升了界面稳定性。
实验数据显示，采用该电解质组装的富锂锰基聚合物电池展现出优异的电化学性能：首圈库仑效率达91.8%，正极比容量为290.3 mAh g−1，在0.5C倍率下循环500次后容量保持率仍达72.1%。更引人注目的是，基于该电解质构建的8.96Ah聚合物软包全电池在1MPa外压下，能量密度高达604 Wh kg−1，远超当前商业化磷酸铁锂储能/动力电芯（150~190 Wh kg−1）及镍钴锰酸锂动力电芯（240~320 Wh kg−1）的水平。
安全性测试结果进一步验证了该技术的优势。满充状态下的电池顺利通过针刺测试与120°C热箱（静置6小时）测试，未出现燃烧或爆炸现象，热失控起始温度显著提高。这一突破得益于电解质优化带来的界面性能提升，实现了4.7V高电压窗口匹配与低外压下的紧密电极接触。
该研究成果以“调控聚合物电解质溶剂化结构实现600 Wh kg−1锂电池”为题，于近期在线发表于《自然》期刊。研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金等多项项目支持，为开发实用化的高安全性、高能量密度固态锂电池提供了关键技术支撑。
