在全球能源向清潔低碳轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵階段，固態(tài)鋰金屬電池憑借遠(yuǎn)超傳統(tǒng)鋰離子電池的能量密度與無液態(tài)電解質(zhì)泄漏的安全優(yōu)勢(shì)，成為下一代儲(chǔ)能技術(shù)的核心方向。工業(yè)和信息化部等八部門聯(lián)合發(fā)布的《新型儲(chǔ)能制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展行動(dòng)方案》，更明確將固態(tài)電池列為鋰電池發(fā)展的重要賽道。

然而，傳統(tǒng)固態(tài)電解質(zhì)長(zhǎng)期面臨離子電導(dǎo)率與機(jī)械性能難以兼顧的行業(yè)痛點(diǎn)，聚醚基聚合物（如PEO）室溫離子傳輸效率低，無法滿足實(shí)際應(yīng)用；含氟聚合物雖提升穩(wěn)定性，卻因鏈段運(yùn)動(dòng)受限導(dǎo)致離子傳輸受阻，這些瓶頸嚴(yán)重制約著固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

近日，融捷能源研發(fā)團(tuán)隊(duì)在固態(tài)鋰金屬電池電解質(zhì)領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展，其創(chuàng)新研發(fā)的DES基聚合物電解質(zhì)（DES-PEEs），為解決這一行業(yè)難題提供了全新方案，相關(guān)成果已發(fā)表于國(guó)際知名期刊《ACS Applied Energy Materials》。

這項(xiàng)突破由融捷能源王萬勝博士帶領(lǐng)，趙婷博士（第一作者兼通訊作者）、陶柱晨博士組成的核心團(tuán)隊(duì)聯(lián)合華南理工大學(xué)熊訓(xùn)輝教授共同完成，圍繞核心結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制備工藝，團(tuán)隊(duì)已提交多項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利，彰顯出技術(shù)的自主創(chuàng)新性與知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)力度。

研發(fā)團(tuán)隊(duì)跳出傳統(tǒng)單一材料優(yōu)化的思路，創(chuàng)新性地將低共熔溶劑（DES）的高離子傳輸特性，與帶醚鍵含氟聚合物的優(yōu)異機(jī)械性能、化學(xué)穩(wěn)定性相結(jié)合，通過原位紫外引發(fā)自由基聚合技術(shù)，構(gòu)建出獨(dú)特的雙連續(xù)相分離結(jié)構(gòu)。

這套結(jié)構(gòu)如同為電解質(zhì)打造了雙引擎，一套是富含DES的離子高速公路，專門負(fù)責(zé)鋰離子的快速、高效傳輸，解決傳統(tǒng)電解質(zhì)離子傳導(dǎo)慢的痛點(diǎn)；另一套是由氟化彈性體構(gòu)成的力學(xué)骨架，為電解質(zhì)提供柔韌且穩(wěn)定的機(jī)械支撐，確保其在電池循環(huán)過程中保持尺寸穩(wěn)定，避免因結(jié)構(gòu)變形影響性能。兩套網(wǎng)絡(luò)在三維空間中相互貫穿卻互不干擾，從根本上破解了離子電導(dǎo)率與機(jī)械性能不可兼得的行業(yè)困局。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)充分驗(yàn)證了該電解質(zhì)的卓越性能，優(yōu)化后的HM30型DES-PEEs在室溫下離子電導(dǎo)率高達(dá)1.65mS/cm，是傳統(tǒng)PEO基電解質(zhì)的數(shù)倍，意味著鋰離子在電池內(nèi)部的傳輸效率大幅提升；鋰離子遷移數(shù)達(dá)到0.75，能有效減少離子傳輸過程中的能量損耗，提升電池整體效率；電化學(xué)穩(wěn)定窗口拓展至4.94V（vs Li?/Li），可適配高壓正極材料，為開發(fā)更高能量密度的全電池奠定基礎(chǔ)。

在界面穩(wěn)定性測(cè)試中，采用該電解質(zhì)制備的Li||Li對(duì)稱電池表現(xiàn)尤為突出，不僅能承受2mA/cm2的電流密度，在1mA/cm2的電流密度下更可穩(wěn)定循環(huán)超1000小時(shí)，電壓滯后小于20mV，展現(xiàn)出極強(qiáng)的鋰枝晶抑制能力與界面兼容性，而鋰枝晶生長(zhǎng)正是導(dǎo)致固態(tài)電池短路、壽命縮短的關(guān)鍵隱患。

將該電解質(zhì)應(yīng)用于全電池體系后，鋰金屬固態(tài)電池的全工況性能進(jìn)一步得到驗(yàn)證。在低倍率長(zhǎng)循環(huán)測(cè)試中，電池展現(xiàn)出卓越的容量保持能力與超99%的庫(kù)侖效率，循環(huán)穩(wěn)定性遠(yuǎn)超行業(yè)平均水平；即便在高倍率充放電條件下，仍能維持穩(wěn)定的放電平臺(tái)與良好的容量保持率，證明其具備應(yīng)對(duì)實(shí)際儲(chǔ)能場(chǎng)景中復(fù)雜工況的能力。

這一成果不僅填補(bǔ)了固態(tài)電解質(zhì)性能優(yōu)化的技術(shù)空白，更對(duì)固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化具有重要推動(dòng)作用。相較于部分需要全新生產(chǎn)設(shè)備的技術(shù)路線，融捷能源的DES-PEEs技術(shù)在工藝兼容性上更具優(yōu)勢(shì)，為后續(xù)與現(xiàn)有電池生產(chǎn)線對(duì)接、降低量產(chǎn)成本提供了可能。