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重磅,固态电池重大突破,清华团队攻克关键难题,国际顶刊《自然》收录
36氪·2025-09-28 18:05

核心技术突破 - 提出“富阴离子溶剂化结构”设计新策略,成功开发新型含氟聚醚电解质(FPE-SPE)[2] - 采用“原位构筑”技术,将液态单体前驱液注入电池内部加热聚合,在电极表面直接形成固态电解质,实现无缝紧密界面,消除孔隙和高界面阻抗问题[6][8] - 通过精密调控锂离子溶剂化结构,解决了高容量富锂锰基氧化物(LRMO)正极的界面不稳定性问题,特别是阻止了晶格氧不可逆氧化导致的氧气生成和结构退化[6][8] 性能表现 - 新型固态电池实现重量能量密度604Wh/kg和体积能量密度1027Wh/L,是当今顶级商用电动汽车电池包(约255Wh/kg)的两倍以上[2][9] - 电池在0.5C倍率下循环500次后容量保持率达72.1%,而使用传统PE-SPE电解质的电池循环50次后容量衰减至80%[11] - 采用高负载LRMO正极(面容量>8mAh/cm²)、贫电解液设计(电解液与容量比为1.2g/Ah)以及无负极结构(使用铜箔作为负极集流体)等关键技术要素实现高能量密度[9] 安全特性 - 电解质膜本身完全不可燃,具有自熄性,赋予电池内在阻燃特性[12] - 满电软包电池在针刺测试中未发生起火或爆炸,表现出对内部短路的超强耐受性[12] - 产热起始温度(T_onset)为85.4°C,比液态电解质电池高51.9°C;热失控触发温度(T_tr)为216.0°C,比液态电解质电池高93.4°C[12] 研究团队与影响 - 研究由清华大学张强教授团队完成,其曾获国家自然科学基金杰出青年基金等多项荣誉,并连续四年被评为“全球高被引科学家”[13][15] - 该研究为制造实用、安全且具备超高能量密度的电池提供了经过验证的科学路线图,有望加速交通运输及更广泛领域的电气化转型进程[5][16] - 研究成果已被国际顶级期刊《自然》收录,反驳了锂离子技术已接近性能天花板的观点,让固态电池离量产更进一步[2][16]