9月27日,清华大学化工系张强教授领衔的研究团队在《自然》(Nature)杂志在线发表重磅成果,开发出新型含氟聚醚电解质,通过“富阴离子溶剂化结构”设计与热引发原位聚合技术,成功攻克了固态电池界面接触差、离子传导弱的核心瓶颈,为高安全性、高能量密度固态锂电池的实用化铺平了道路。
传统固态电池的电极和电解质就像两块表面粗糙的石头拼在一起,中间有很多缝隙(界面接触差),锂离子(可以想象成小货车)在这些缝隙里很难顺畅通行,导致电池充放电变慢(离子传导弱)。而且这些石头在高压下还容易互相摩擦产生热量甚至起火(安全性差)。
新型含氟聚醚电解质,就像是一种特殊的沥青,这种沥青在加热后会像融化的巧克力一样自动填充石头间的缝隙,冷却后形成紧密贴合的界面(类似补牙时树脂材料的固化过程),让锂离子的通行道路变得又平整又宽敞。
沥青里还添加了特殊的润滑剂(含氟基团),这些润滑剂会在锂离子周围形成保护层,就像给小货车装上了魔法轮子,不仅能减少摩擦(降低界面阻抗),还能抵抗高压环境下的氧化分解(匹配 4.7V 高电压正极),让电池在高能量输出时也能稳定工作。
能量密度翻倍:普通电池的能量密度像只能装 100 箱货物的小卡车,而新电池能装 604 箱(604 Wh/kg),续航能力大幅提升。
安全性爆表:即使被尖锐物体刺穿(针刺测试)或在高温环境中暴晒(120℃热箱测试),也不会燃烧爆炸,就像防火沥青铺的路面在大火中也不会融化。
巨化股份:国内氟化工行业的绝对龙头,拥有完整的氟化工产业链(从萤石资源到含氟聚合物、氟精细化学品),其全氟聚醚(含氟聚醚电解质的核心原料)产品可直接适配清华大学的新型电解质体系。
新宙邦:是全球领先的电池化学品供应商,其全氟聚醚(PFPE)产品已建成2500吨/年产能,可直接用于清华大学的新型含氟聚醚电解质配方。此外,公司正在推进“年产3万吨高端氟精细化学品项目”(预计2027年底投产),将进一步扩大全氟聚醚等电解质原料的产能。
多氟多:是氟基新材料领域的排头兵,与清华大学共同组建“氟基新材料联合研究中心”(2023年揭牌),聚焦氟基新能源材料(如含氟聚醚电解质)的研发与产业化。该中心的研发方向包括氟资源→氟化锂→六氟磷酸锂→锂电池的完整产业链,其技术积累(如六氟磷酸锂合成结晶微通道反应技术)可支撑新型含氟聚醚电解质的规模化生产。