在電動(dòng)汽車、電動(dòng)飛行器及人形機(jī)器人等新興領(lǐng)域，對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)的高能量密度與安全性能提出了嚴(yán)苛要求。如何開發(fā)出兼具這兩大特性的電池，成為當(dāng)前儲(chǔ)能技術(shù)突破的關(guān)鍵方向。近期，清華大學(xué)張強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì)通過創(chuàng)新設(shè)計(jì)“富陰離子溶劑化結(jié)構(gòu)”，成功研制出一種新型含氟聚醚電解質(zhì)，為解決這一難題提供了重要方案。q0j28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

該團(tuán)隊(duì)采用熱引發(fā)原位聚合技術(shù)，使電解質(zhì)在固態(tài)界面形成緊密的物理接觸，同時(shí)優(yōu)化了離子傳導(dǎo)效率。研究核心在于在聚醚分子鏈中引入強(qiáng)吸電子含氟基團(tuán)，這一設(shè)計(jì)顯著提升了電解質(zhì)的耐高壓能力，使其能夠適配4.7V高電壓的富鋰錳基正極材料。更關(guān)鍵的是，基于鋰鍵化學(xué)原理構(gòu)建的“–F???Li????O–”配位結(jié)構(gòu)，誘導(dǎo)形成了富含氟化物的穩(wěn)定界面層，從根本上增強(qiáng)了電極-電解質(zhì)界面的穩(wěn)定性。q0j28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，采用該電解質(zhì)組裝的富鋰錳基聚合物電池展現(xiàn)出卓越性能：首圈充放電效率達(dá)91.8%，正極材料比容量高達(dá)290.3mAh/g。在0.5C倍率下經(jīng)過500次循環(huán)后，容量保持率仍達(dá)72.1%。特別值得關(guān)注的是，8.96Ah規(guī)格的聚合物軟包全電池在僅1MPa外壓條件下，能量密度突破604Wh/kg，遠(yuǎn)超當(dāng)前商業(yè)化磷酸鐵鋰電池（150-190Wh/kg）和鎳鈷錳酸鋰電池（240-320Wh/kg）的水平。q0j28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

安全性能測試中，該電池在滿充狀態(tài)下順利通過針刺實(shí)驗(yàn)和120℃高溫靜置6小時(shí)的熱箱測試，全程未發(fā)生燃燒或爆炸。研究團(tuán)隊(duì)指出，這種突破得益于電解質(zhì)分子結(jié)構(gòu)與界面工程的協(xié)同創(chuàng)新——含氟基團(tuán)拓寬了電壓窗口，獨(dú)特的鋰鍵配位結(jié)構(gòu)則構(gòu)建了高離子電導(dǎo)率的溶劑化環(huán)境，最終實(shí)現(xiàn)了能量密度與安全性的雙重提升。q0j28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

這項(xiàng)發(fā)表于《自然》期刊的研究成果，標(biāo)志著高安全性固態(tài)鋰電池技術(shù)邁出關(guān)鍵一步。研究通過精確調(diào)控聚合物電解質(zhì)的溶劑化結(jié)構(gòu)，成功解決了高電壓正極與金屬鋰負(fù)極的兼容難題，為開發(fā)實(shí)用化下一代儲(chǔ)能設(shè)備提供了重要技術(shù)路徑。該工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金等多個(gè)項(xiàng)目資助。q0j28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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