近日，西安交通大学教授徐友龙团队在聚合物固态锂电池研究领域取得新进展。该研究成果发表在《先进功能材料》上。采用新型电解质的4.5V钴酸锂电池在3C倍率下循环1000次后具有92.3%的容量保持率，展现了优异的快充性能和循环稳定性。

随着高能量密度储能技术的快速发展，锂金属电池因其超高理论比容量，被视为最具潜力的下一代电化学储能体系。然而，当前液态电解质普遍存在可燃性高、界面不稳定及枝晶生长严重等问题，严重制约了锂金属电池的安全性与循环寿命。

因此，研究人员致力于开发具有高离子电导率、优异界面稳定性、宽电化学窗口和高安全性的固态电解质，以实现对锂金属负极的高兼容性。其中，通过原位聚合法得到的聚合物电解质兼具液态电解质的高离子电导率与固态电解质的安全性，在改善界面兼容性、抑制枝晶形成及提升电化学稳定性方面表现突出。然而，此类聚合物电解质仍面临界面稳定性差、与高电压正极的匹配性有限、快充能力差等问题。

针对上述难题，团队提出“分子协同工程”的创新策略，一种基于氟化酰胺的深共晶凝胶聚合物电解质（PDEE?UBP），兼具高安全性、快速离子传输与宽电压稳定窗口。

通过对含氟深共晶体系实施原位聚合，电解质获得了优异的本征阻燃性与界面兼容性，显著降低了安全风险。此外，针对凝胶聚合物电解质在界面稳定性和高压适配性方面的不足采用三元协同添加剂策略调控分子间协同作用，在界面化学调控、溶剂化结构优化及宏观电化学性能之间实现了分子层级的精确耦合，构筑了化学稳定、富无机物的固态电解质界面结构，从而实现了高电压兼容与长期循环稳定的统一，为发展高安全、高能量密度的下一代锂金属电池电解质体系提供了新的设计范式与理论依据。

锂金属电池电解质体系示意图。西安交通大学供图

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实验结果表明，该深共晶凝胶聚合物电解质具备优异的综合性能，其离子电导率（25°C）为2.83毫西门子每厘米，电化学窗口为5.6伏，能满足所有高电压正极需求，且锂离子迁移数高达0.68。

相关论文信息：https://doi.org/10.1002/adfm.202517900