清华大学化工系张强教授团队在锂电池技术上取得重要进展,开发出一种能量密度高达604Wh/kg、且高度安全的新型聚合物电池。该电池相较于现有商业化电池,能量密度提升近三倍,并能在针刺和高温烘烤等极端条件下保持稳定。核心技术在于创新的电解质设计,采用了“富阴离子溶剂化结构”策略,开发出含氟聚醚电解质,通过原位聚合技术优化了界面接触和离子传导。这种新型电解质能够匹配高电压正极和金属锂负极,显著提高了界面稳定性。测试结果显示,该电池在实现高能量密度的同时,展现出优异的安全性能,即使在针刺和高温环境中也未发生起火爆炸。此外,其循环稳定性也表现出色,为开发实用化的固态锂电池提供了重要支持。
🔋 **突破性能量密度与安全性**:清华大学团队成功研发出能量密度高达604Wh/kg的聚合物电池,相较于当前商业化电池提升近三倍,并且在针刺和120℃高温烘烤等极端安全测试中均未出现起火或爆炸,显著提升了电池的安全性。
💡 **核心电解质创新**:该电池的关键突破在于采用了“富阴离子溶剂化结构”设计策略,开发出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接触以及离子传导能力,为实现高能量密度和高安全性奠定了基础。
🚀 **高电压与高兼容性设计**:新型含氟聚醚电解质引入的强吸电子含氟基团,使其能够匹配4.7V高电压的富锂锰基正极,并同时兼容金属锂负极。这种设计构建了稳定的配位结构,大幅提升了电池界面的稳定性,是实现高性能的关键。
📊 **卓越的性能表现**:实验数据显示,8.96Ah聚合物软包全电池在1MPa外压下达到了604Wh/kg的能量密度。在0.5C倍率下循环500次后,容量保持率仍高达72.1%,展现了其优异的循环稳定性和长效性能。
🌱 **未来应用前景**:这项研究为开发实用化的、高安全性与高能量密度固态锂电池提供了新的思路和重要的技术支撑,有望推动下一代能源存储技术的进步。
清华大学化工系张强教授团队近日在锂电池领域取得重大突破,成功开发出能量密度达604Wh/kg的高安全聚合物电池,相关成果发表于《自然》期刊。该电池较现有商业化电池提升近3倍,且能耐受针刺、高温烘烤等极端测试。

这款电池的核心突破在于电解质创新。团队提出“富阴离子溶剂化结构”设计策略,开发出新型含氟聚醚电解质,通过热引发原位聚合技术增强固态界面接触与离子传导能力。
其中引入的强吸电子含氟基团,使电解质可匹配4.7V高电压富锂锰基正极,同时兼容金属锂负极,构建出稳定的配位结构,大幅提升界面稳定性。
性能测试数据亮眼:8.96Ah聚合物软包全电池在1MPa外压下实现604Wh/kg能量密度,远超当前磷酸铁锂电池(150-190Wh/kg)和镍钴锰酸锂电池(240-320Wh/kg)。
更关键的是其安全性能,满充状态下通过针刺测试,且在120℃热箱中静置6小时均未起火爆炸。
此外,电池循环稳定性优异,0.5C倍率下循环500次后容量保持率达72.1%。
清华大学表示,该研究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。
