日前，清华大学化工系教授张强领衔的团队在锂电池聚合物电解质研究领域取得重要进展，为开发实用化的高安全性、高能量密度固态锂电池提供了新思路与技术支撑，相关成果已在线发表于《自然》。

固态电池（SSBs）作为下一代能源存储技术，因其高于传统锂离子电池的能量密度和安全性而备受关注。但是，当下固态电池在实际应用过程中仍面临两大难题：一是“固-固”材料之间因刚性接触导致的界面接触差；二是电解质难以在宽电压窗口下同时兼容高电压正极与强还原性负极的极端化学环境。

结合高容量（ 250mAh/g）的富锂锰基层状氧化物（LRMO）正极、无负极电池设计及聚合物电解质，整体能量密度可提升至 600Wh/kg。然而，LRMO在高电压下（ 4.5V）会发生不可逆的阴离子氧化反应和界面氧逃逸，导致氧流失和电解质催化分解，进而引起界面退化、循环稳定性差等问题。此外，传统的聚醚基聚合物电解质氧化稳定性差，限制了锂离子传输动力学，进一步加剧了LRMO/电解质界面的不稳定性。因此，解决LRMO与固态电解质之间的界面不稳定问题，是实现高能量密度、高安全性固态电池的关键挑战。

对此，清华大学张强教授、赵辰孜助理研究员设计了一种内置型氟聚醚基准固态聚合物电解质（FPE-SPE），通过强溶剂化的聚醚单体与弱溶剂化的氟烃侧链共聚，构建了阴离子富集的溶剂化结构，从而在正极和负极表面形成阴离子衍生的富氟界面层（CEI/SEI）。得益于优化的界面性能，采用该电解质组装的富锂锰基聚合物电池表现出一系列优异的电化学性能 ——有效增强了固态界面的物理接触与离子传导能力，显著提升了锂电池的耐高压性能和界面稳定性。基于该电解质构建的8.96Ah聚合物软包全电池在施加1MPa外压下，能量密度实现跨越式提升，达到604Wh/kg，远超当下商业化电池。

研究人员首先展示了使用传统聚醚（PE）基聚合物电解质时，LRMO正极在高电压下所面临的界面不稳定和氧流失问题（图1a）；然后详述了本研究设计的FPE-SPE如何通过构建阴离子富集的溶剂化结构来解决上述问题（图1b）。核心思想就是通过分子设计将弱溶剂化氟烃链段引入聚合物电解质，将溶剂化结构从“阳离子主导”转变为“阴离子参与”，进而引导形成一层源自阴离子分解的、富含LiF和Mn-F键的稳定正极界面层（CEI）。这层界面层是实现高电压下LRMO正极结构稳定和可逆氧redox反应的关键（图1）。

图1. 设计富含阴离子溶剂化结构的氟聚醚基聚合物电解质的示意图

此外，该电池在满充状态下顺利通过针刺与120摄氏度热箱（静置6小时）安全测试，未出现燃烧或爆炸现象，展现出优异的安全性能。未来，该研究成果有望为成熟的固态电池产品研发提供重要技术参考。

另据武汉大学消息，该校集成电路学院杨培华课题组在聚合物固态电池领域取得新进展。该课题组通过构建新型阳离子-两性离子聚合物电解质，为发展安全、高能量密度的固态电池提供了新的思路，成果发表于《德国应用化学》。杨培华课题组创新构建阳离子-两性离子聚合物电解质，通过原位聚合离子液体与两性离子单体实现突破：阳离子基团锚定TFSI-阴离子以提升锂离子迁移数，磺酸根基团促进锂盐解离并增强传输，完美兼顾高迁移数与高电导率。该电池展现出卓越电化学稳定性，已成功驱动无人机，为安全、高能量密度固态电池发展提供新路径。

值得一提的是，工业和信息化部、国家市场监督管理总局日前联合印发的《电子信息制造业2025—2026年稳增长行动方案》明确指出，通过国家重点研发计划相关领域重点专项，持续支持全固态电池等前沿技术方向的基础研究。工业和信息化部等八部门联合印发的《新型储能制造业高质量发展行动方案》也明确将固态电池列为重点攻关方向，支持锂电池、钠电池向固态化发展，并提出2027年前打造3至5家全球龙头企业。