能量密度提升近一倍，并通过严苛安全测试的固态电池，正从实验室加速迈向产业化。
清华大学化工系张强教授团队在固态电池技术领域取得重大突破，提出“富阴离子溶剂化结构”设计新策略，成功开发出一种新型含氟聚醚电解质。
该技术同步解决了固态电池两大界面难题，构建出能量密度达604 Wh/kg的高安全聚合物电池，这一数值远超目前普遍的150-320 Wh/kg的商业化电池水平。
该研究成果已于9月24日在线发表于国际顶级期刊《自然》，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。
01 固态电池的“阿喀琉斯之踵”
固态电池用固态电解质取代了传统锂离子电池中易燃易爆的液态电解质，从根源上提升了电池安全性，同时有望将电动汽车的续航里程推升至新的高度。
然而，这一美好愿景长期受制于严峻的界面挑战。
固态电池在实际应用中面临两大难题：一是“固-固”材料之间因刚性接触导致的界面阻抗大；二是电解质在宽电压窗口下难以同时兼容高电压正极与强还原性负极的极端化学环境。
例如，聚醚电解质在电压高于4.0 V时会发生氧化分解，引发持续的界面副反应与性能衰减，制约了其进一步发展。
在传统固态电池设计中，常施加高压或构建多层电解质以改善界面接触与兼容性。然而，高外压条件在实际器件中难以稳定维持，复杂的多层结构又会引入界面阻抗升高、层间匹配困难等新问题。
02 清华团队的“界面手术”
面对这些挑战，张强教授团队提出了 “富阴离子溶剂化结构”设计新策略。
团队成功开发出一种新型含氟聚醚电解质，通过热引发原位聚合技术，有效增强了固态界面的物理接触与离子传导能力。
研究团队在聚醚电解质中引入强吸电子含氟基团，显著提升了其耐高压性能，使其可匹配4.7 V高电压富锂锰基正极。
团队还基于锂键化学原理，构建了 “‘–F∙∙∙Li⁺∙∙∙O–’配位结构”，诱导形成具有高离子电导率的富阴离子溶剂化结构，在电极表面衍生出富含氟化物的稳定界面层，显著提升了界面稳定性。
03 性能突破：高能量与高安全兼得
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优异的电化学性能。
基于该电解质构建的8.96 Ah聚合物软包全电池在施加1 MPa外压下，能量密度达到604 Wh/kg。
作为对比，目前商业化磷酸铁锂动力电芯能量密度约为150-190 Wh/kg，镍钴锰酸锂动力电芯能量密度约为240-320 Wh/kg。
在安全性能方面，该电池在满充状态下顺利通过了针刺与120°C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。
04 产业化前景可期
这一突破性进展不仅具有重要的科学价值，更因其工艺简单、与现有锂离子电池生产线兼容性强，而被产业界视为推动固态电池商业化落地的关键一步。
固态电池的产业化应用正在加速。
根据报道，2025-2026年将迎来密集的全固态电池上车路试。宝马、奔驰、比亚迪均明确固态电池的膨胀问题需车端加压解决。
政策层面也给予了明确支持。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》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。
固态电池技术从实验室走向产业化的链条正在打通。随着2025-2026年全固态电池密集上路测试的展开，以及政策支持的不断强化，电动汽车的续航与安全“悖论”有望被彻底打破。
这项突破不仅为成熟的固态电池产品研发提供了重要技术参考，更预示着动力电池技术即将迈入一个更安全、更高效的新阶段。
