能源存儲技術的革新是推動現(xiàn)代社會向清潔、高效能源轉型的關鍵所 在。在眾多儲能系統(tǒng)中,鋰金屬電池因其極高的理論能量密度被視為下一 代電池技術的重要發(fā)展方向。然而,傳統(tǒng)的液態(tài)電解質(zhì)體系存在易燃、易泄 漏、鋰枝晶生長等問題,嚴重限制了鋰金屬電池的安全性和循環(huán)壽命。特別 是在電動汽車、規(guī)模儲能等對能量密度和安全性要求日益提升的背景下,開 發(fā)兼具高能量密度、高安全性和長循環(huán)壽命的新型鋰電池體系,已成為全球 能源材料領域科學家共同面臨的重大挑戰(zhàn)和迫切需求。 相比于液態(tài)鋰離子二次電池,固態(tài)鋰金屬電池兼具高能量密度、高安全 性和寬工作溫度范圍等優(yōu)勢,在未來電動汽車和智能電網(wǎng)等儲能領域有廣 闊的發(fā)展前景。固態(tài)電解質(zhì)因其本征優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、高機械強度及抑制 鋰枝晶的能力,成為突破當前技術瓶頸的關鍵材料。然而,電極材料與固態(tài) 電解質(zhì)材料之間較差的界面兼容性及較大的界面阻抗,阻礙了固態(tài)鋰金屬 電池的應用。因此,實現(xiàn)高比能、長壽命固態(tài)鋰金屬電池的有效途徑是構建 穩(wěn)定的電極材料/電解質(zhì)界面,從而實現(xiàn)高效的界面離子輸運過程。 然而,如何構造兼具高離子電導率、低電極/電解質(zhì)界面阻抗及循環(huán)過 程中穩(wěn)定的界面仍是現(xiàn)階段固態(tài)電池發(fā)展亟須突破的技術難題�；�于原位 聚合策略的電解質(zhì)結構與界面功能化設計是實現(xiàn)穩(wěn)定界面的有效方法,有 望突破當前固態(tài)鋰金屬電池存在的以上技術瓶頸。有鑒于此,研究團隊從 事高比能固態(tài)電芯開發(fā)超過10年,圍繞固態(tài)電解質(zhì)材料設計、界面結構優(yōu) 化、性能提升機理表征研究、固態(tài)儲能器件組裝等方面開展了較為系統(tǒng)的研 究,并取得了一些具有重要理論意義和實際應用價值的原創(chuàng)性科研成果。 劉琦博士的學位論文是固態(tài)電池界面調(diào)控與優(yōu)化設計的研究前沿代 表,也是本課題組在該領域研究工作的典范之作。該論文針對固態(tài)電池中 電極/電解質(zhì)界面相容性差等難題,創(chuàng)新地提出了一系列固態(tài)電解質(zhì)結構設 計與功能化調(diào)控的解決方案。通過系統(tǒng)研究新型固態(tài)電解質(zhì)的構效關系及 其與電極材料的界面構筑機制,揭示了界面微觀結構演變及其離子運輸特 性,并建立了"組成-結構-性能"多尺度調(diào)控新方法,實現(xiàn)了電極與電解質(zhì)界 面的穩(wěn)定化設計,獲得了高性能高安全鋰金屬固態(tài)電池。該論文提出的系 列固態(tài)電解質(zhì)結構與界面優(yōu)化設計策略具有較好的普適性,對推動長循環(huán) 壽命固態(tài)儲能器件的發(fā)展具有重要的理論指導意義和實際參考價值。 李寶華 清華大學深圳國際研究生院 2025年5月于深圳