近日，清華大學化工系張強教授團隊在固態電池領域取得重大突破，其提出的“富陰離子溶劑化結構”設計策略及新型含氟聚醚電解質研究成果，被國際頂級學術期刊《自然》收錄。這項創新不僅使固態電池能量密度實現翻倍，更在穩定性與安全性上達到全新高度，為電動汽車續航革命提供了關鍵技術支撐。
研究團隊通過原位聚合技術，將液態單體前驅液注入電池后加熱引發聚合反應，直接在電極表面形成固態電解質。這種工藝徹底消除了傳統固態電解質與電極間的孔隙問題，使界面阻抗降低90%以上。實驗數據顯示，采用新型PTF-PE-SPE電解質的電池在0.5C倍率下循環500次后，容量保持率仍達72.1%，而傳統電解質電池在循環50次后容量即衰減至80%。
在材料設計層面，研究團隊突破性地將高負載LRMO正極（面容量>8mAh/cm2）、貧電解液（電解液與容量比1.2g/Ah）及無負極結構相結合。這種創新架構使電池重量能量密度達604Wh/kg，體積能量密度達1027Wh/L，較當前頂級商用電動汽車電池包（約255Wh/kg）提升超一倍，甚至超越QuantumScape等固態電池企業的800Wh/L目標值。
安全性測試中，新型電解質展現出卓越的阻燃特性。實驗表明，PTF-PE/LiTFSI薄膜具有自熄性，最終電解質膜完全不可燃。在針刺測試環節，滿電狀態的FPE-SPE軟包電池被鋼針刺穿后未發生起火或爆炸，成功通過內部短路極限測試。這種物理形態與化學組分的雙重防護，使電池熱失控溫度較液態電解液提升300℃以上。
該成果的核心突破在于解決了LRMO正極材料的固有缺陷。作為理論比容量超250-300mAh/g的先進材料，LRMO的晶格氧氧化過程極易不可逆，導致氧氣釋放和結構退化。研究團隊通過穩定陰離子氧化還原過程，特別是阻斷氧氣生成這一關鍵步驟，成功打破傳統衰減鏈條。這種機理層面的創新，使高能量密度與長循環壽命首次實現兼容。
項目負責人張強教授是能源材料領域的國際權威，其團隊長期致力于鋰硫電池基礎研究。這位連續四年入選“全球高被引科學家”的學者，曾提出鋰鍵化學、離子溶劑復合結構等開創性概念，并研制出復合金屬鋰負極、碳硫復合正極等關鍵材料。此次固態電池突破，正是其將國家重大需求與基礎研究深度融合的又一力證。
