清华大学化工系科研团队在固态锂电池电解质领域取得关键突破,相关研究成果已登上国际权威期刊《自然》。该团队通过创新材料设计策略,成功开发出可显著提升电池性能的新型聚合物电解质,为下一代高安全、高能量密度固态电池的商业化应用开辟了新路径。
当前固态电池技术发展面临两大核心挑战:其一,固体电极与固体电解质间的刚性接触导致界面阻抗过高;其二,传统电解质材料难以同时适配高电压正极材料与强还原性负极材料的极端化学环境。针对这些技术瓶颈,研究团队创新性地提出"富阴离子溶剂化结构"设计理念,通过分子工程手段开发出含氟聚醚基聚合物电解质。
该新型电解质采用热引发原位聚合工艺,在电池内部形成具有优异柔韧性的离子传导界面。实验数据显示,采用该材料的富锂锰基聚合物电池展现出突破性性能:在1MPa外压条件下,8.96Ah软包电池的能量密度达到604Wh/kg,较现有商业化产品提升近40%。更值得关注的是,该电池在满充状态下通过严苛安全测试,包括钢针穿刺和120℃高温静置6小时,全程未发生热失控现象。
研究团队负责人介绍,新型电解质通过构建动态离子传输通道,有效解决了固态界面接触不良的难题。其独特的分子结构既能耐受高电压(达4.5V),又可稳定强还原性锂金属负极,这种双重兼容性在现有材料体系中极为罕见。目前,该技术已进入中试放大阶段,相关专利群正在全球范围内布局。
行业专家指出,这项突破性成果同时解决了能量密度与安全性的双重痛点。604Wh/kg的能量密度指标已达到航空级动力电池标准,而卓越的安全性能则可满足新能源汽车、储能电站等领域的严苛要求。随着材料成本的逐步降低,该技术有望在3-5年内实现产业化应用。