科技日?qǐng)?bào)北京9月27日電 (記者都芃)27日，記者從清華大學(xué)化工系教授張強(qiáng)團(tuán)隊(duì)獲悉，其領(lǐng)銜研發(fā)出一種新型含氟聚醚電解質(zhì)，為開(kāi)發(fā)實(shí)用化的高安全性、高能量密度固態(tài)鋰電池提供了新思路與技術(shù)支撐。相關(guān)成果日前在線發(fā)表于《自然》。

固態(tài)電池憑借其高能量密度和本征安全潛力，被廣泛視為下一代二次鋰電池的重要發(fā)展方向，尤其是以富鋰錳基層狀氧化物作為正極材料的鋰電池體系，展現(xiàn)出能量密度突破600Wh/kg(瓦時(shí)每公斤)的潛力。

然而，當(dāng)下固態(tài)電池在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中仍面臨兩大難題：一是“固—固”材料之間因剛性接觸導(dǎo)致的界面接觸差；二是電解質(zhì)難以在寬電壓窗口下同時(shí)兼容高電壓正極與強(qiáng)還原性負(fù)極的極端化學(xué)環(huán)境。如何在避免高外壓和結(jié)構(gòu)復(fù)雜化的前提下構(gòu)建穩(wěn)定高效的“固—固”界面，成為該領(lǐng)域的關(guān)鍵科學(xué)挑戰(zhàn)。

對(duì)此，張強(qiáng)團(tuán)隊(duì)提出“富陰離子溶劑化結(jié)構(gòu)”設(shè)計(jì)新策略，成功開(kāi)發(fā)出一種新型含氟聚醚電解質(zhì)，通過(guò)熱引發(fā)原位聚合技術(shù)，有效增強(qiáng)了固態(tài)界面的物理接觸與離子傳導(dǎo)能力，顯著提升了鋰電池的耐高壓性能和界面穩(wěn)定性。

基于該電解質(zhì)構(gòu)建的8.96Ah(安時(shí))聚合物軟包全電池在施加1MPa(兆帕)外壓下，能量密度實(shí)現(xiàn)跨越式提升，達(dá)到604Wh/kg，遠(yuǎn)超當(dāng)下商業(yè)化電池。此外，該電池在滿充狀態(tài)下順利通過(guò)針刺與120攝氏度熱箱(靜置6小時(shí))安全測(cè)試，未出現(xiàn)燃燒或爆炸現(xiàn)象，展現(xiàn)出優(yōu)異的安全性能。未來(lái)，該研究成果有望為成熟的固態(tài)電池產(chǎn)品研發(fā)提供重要技術(shù)參考。