近日，清华大学化工系张强教授团队在固态电池领域取得重要突破，其研发的新型含氟聚醚电解质成功将电池能量密度提升至传统锂离子电池的两倍以上。该成果已被国际顶级期刊《自然》收录，标志着我国在固态电池技术领域迈出关键一步。
研究团队通过创新设计的"富阴离子溶剂化结构"策略，开发出具有604Wh/kg重量能量密度和1027Wh/L体积能量密度的固态电池。这种新型电解质材料不仅能量密度达到当前顶级商用电动汽车电池包的两倍以上，更在安全性测试中展现出卓越性能——满电状态的电池在针刺测试中未发生起火或爆炸，循环500次后容量保持率仍达72.1%。
突破性成果的核心在于原位构筑的含氟聚醚基聚合物电解质（FPE-SPE）。该技术通过精密调控锂离子溶剂化结构，有效解决了高容量富锂锰基氧化物（LRMO）正极材料的界面不稳定性问题。LRMO材料虽具有超过250-300mAh/g的理论比容量，但其晶格氧氧化易引发不可逆反应，导致结构退化和电压衰减。研究团队通过稳定阴离子氧化还原过程，成功阻止了氧气生成这一关键衰减环节。
制造工艺方面，团队采用原位聚合技术，将液态单体前驱液注入电池后加热引发聚合反应，在电极表面直接形成固态电解质。这种创新方法消除了传统预制电解质中的孔隙和高界面阻抗问题，实现了电解质与电极的无缝贴合。电池设计采用高负载LRMO正极（面容量>8mAh/cm²）、贫电解液（1.2g/Ah）和无负极结构，这些要素共同构成了实现超高能量密度的技术基础。
安全性测试显示，含氟聚合物与TMP增塑剂组成的电解质具有自熄特性，PTF-PE/LiTFSI薄膜可自动熄灭火焰，最终电解质膜完全不可燃。与传统PE-SPE电解质电池相比，新型电池在0.5C倍率下循环500次后的容量保持率提升近20个百分点，而传统电池在循环50次后容量即衰减至80%。
该研究由清华大学长聘教授张强领衔，其团队长期致力于能源存储材料研究。张强教授曾获国家自然科学基金杰出青年基金、英国皇家学会Newton Advanced Fellowship等荣誉，2017-2020年连续四年入选"全球高被引科学家"。研究团队提出的锂键化学、离子溶剂复合结构等概念，为高能电池开发提供了重要理论基础，此次成果更是在实用化道路上取得实质性进展。
