图 （a）新型含氟聚醚电解质设计；（b）8.96 Ah软包全电池性能；（c）质量与体积能量密度与现有锂离子电池体系对比；（d）富锂锰基聚合物电池绝热加速量热测试
在国家自然科学基金项目（批准号：22393900、22393903、22409114、21825501、T2322015）等资助下，清华大学化学工程系、化学工程与低碳技术全国重点实验室张强教授团队在聚合物固态电池领域取得进展。相关研究成果以“调控聚合物电解质溶剂化结构实现600 Wh kg−1锂电池（Tailoring polymer electrolyte solvation for 600 Wh kg−1 lithium batteries）”为题，2025年9月24日在线发表于《自然》（Nature）期刊。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-025-09565-z。
固态电池因潜在的高能量密度和安全特性，被视为下一代二次锂电池的重要发展方向。以聚合物基电解质和富锂锰基层状氧化物正极组成的固态电池体系，展现出突破600 Wh kg−1能量密度的潜力。然而，负极不稳定的锂金属沉积和正极不可逆的表面电解质氧化分解严重制约了聚合物固态电池的发展。因此，如何解决正负极固-固界面的稳定性成为了该领域面临的关键挑战。
针对上述问题，张强教授团队提出“富阴离子溶剂化结构”的创新设计，成功研制出一种新型含氟聚醚电解质。通过在聚醚分子链中引入强吸电子含氟基团，提升了电解质本身的耐高压氧化能力，使其可匹配4.7 V高电压富锂锰基正极。同时，聚合物中独特的“–F∙∙∙Li⁺∙∙∙O–”配位结构有效诱导形成了富含阴离子的溶剂化结构，进而在电极表面衍生出富含氟化物的稳定界面层，提升了界面稳定性，实现了单一电解质对高电压正极与金属锂负极的同步兼容。采用该聚合物电解质组装的富锂锰基聚合物电池具有高容量、循环稳定及高安全的特性：8.96 Ah大容量聚合物软包全电池能量密度高达604 Wh kg−1；在0.5 C倍率下500次循环后容量保持率72.1%；满充状态下可顺利通过针刺与120°C热箱测试（无燃烧或爆炸）。