9月28日消息，清華大學(xué)化工系張強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì)在固態(tài)電池研發(fā)上取得重大突破，攻克關(guān)鍵難題，讓能量密度近翻倍，為眾多領(lǐng)域的電氣化轉(zhuǎn)型帶來(lái)新希望。

隨著人形機(jī)器人等前沿科技的快速發(fā)展，對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)提出了更高要求，開(kāi)發(fā)儲(chǔ)能和安全性能“雙高”的電池器件成為當(dāng)務(wù)之急。固態(tài)鋰電池雖前景廣闊，但在實(shí)際應(yīng)用中面臨“界面”難題，即電解質(zhì)難以在高電壓正極與強(qiáng)還原性負(fù)極的極端化學(xué)環(huán)境中兼容，導(dǎo)致界面阻抗升高、離子傳輸不暢，限制了電池整體性能。

張強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì)提出“富陰離子溶劑化結(jié)構(gòu)”這一創(chuàng)新設(shè)計(jì)策略，并成功開(kāi)發(fā)出新型含氟聚醚電解質(zhì)。通過(guò)熱引發(fā)原位聚合技術(shù)，該電解質(zhì)增強(qiáng)了固態(tài)界面接觸與離子傳導(dǎo)能力。其中引入的強(qiáng)吸電子含氟基團(tuán)發(fā)揮了關(guān)鍵作用，使得電解質(zhì)能夠匹配4.7V高電壓富鋰錳基正極，同時(shí)兼容金屬鋰負(fù)極，構(gòu)建出穩(wěn)定的配位結(jié)構(gòu)，大幅提升了界面穩(wěn)定性。

采用該電解質(zhì)組裝的富鋰錳基聚合物電池，展現(xiàn)出了令人矚目的優(yōu)異性能。其重量能量密度高達(dá)604Wh/kg，體積能量密度達(dá)到1027Wh/L，幾乎是當(dāng)今最先進(jìn)商用鋰離子電池能量密度的兩倍。在電池壽命方面，超過(guò)500次循環(huán)后仍能保持高容量。安全性上，滿(mǎn)電狀態(tài)下成功通過(guò)針刺與高溫安全測(cè)試。

該成果已在國(guó)際頂級(jí)期刊《自然》上發(fā)表，為電動(dòng)汽車(chē)、電動(dòng)飛行器、人形機(jī)器人等領(lǐng)域開(kāi)發(fā)高安全性、高能量密度固態(tài)鋰電池提供了全新思路和科學(xué)路線圖，有望推動(dòng)交通運(yùn)輸及更廣泛領(lǐng)域加速實(shí)現(xiàn)電氣化轉(zhuǎn)型 。