能源存儲(chǔ)技術(shù)的革新是推動(dòng)現(xiàn)代社會(huì)向清潔、高效能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵所 在。在眾多儲(chǔ)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(shù)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(zhǎng)等問(wèn)題,嚴(yán)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(dòng)汽車、規(guī)模儲(chǔ)能等對(duì)能量密度和安全性要求日益提升的背景下,開(kāi) 發(fā)兼具高能量密度、高安全性和長(zhǎng)循環(huán)壽命的新型鋰電池體系,已成為全球 能源材料領(lǐng)域科學(xué)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(shì),在未來(lái)電動(dòng)汽車和智能電網(wǎng)等儲(chǔ)能領(lǐng)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(jī)械強(qiáng)度及抑制 鋰枝晶的能力,成為突破當(dāng)前技術(shù)瓶頸的關(guān)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(yīng)用。因此,實(shí)現(xiàn)高比能、長(zhǎng)壽命固態(tài)鋰金屬電池的有效途徑是構(gòu)建 穩(wěn)定的電極材料/電解質(zhì)界面,從而實(shí)現(xiàn)高效的界面離子輸運(yùn)過(guò)程。 然而,如何構(gòu)造兼具高離子電導(dǎo)率、低電極/電解質(zhì)界面阻抗及循環(huán)過(guò) 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(shù)難題�；�于原位 聚合策略的電解質(zhì)結(jié)構(gòu)與界面功能化設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定界面的有效方法,有 望突破當(dāng)前固態(tài)鋰金屬電池存在的以上技術(shù)瓶頸。有鑒于此,研究團(tuán)隊(duì)從 事高比能固態(tài)電芯開(kāi)發(fā)超過(guò)10年,圍繞固態(tài)電解質(zhì)材料設(shè)計(jì)、界面結(jié)構(gòu)優(yōu) 化、性能提升機(jī)理表征研究、固態(tài)儲(chǔ)能器件組裝等方面開(kāi)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(shí)際應(yīng)用價(jià)值的原創(chuàng)性科研成果。 劉琦博士的學(xué)位論文是固態(tài)電池界面調(diào)控與優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究前沿代 表,也是本課題組在該領(lǐng)域研究工作的典范之作。該論文針對(duì)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(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)與功能化調(diào)控的解決方案。通過(guò)系統(tǒng)研究新型固態(tài)電解質(zhì)的構(gòu)效關(guān)系及 其與電極材料的界面構(gòu)筑機(jī)制,揭示了界面微觀結(jié)構(gòu)演變及其離子運(yùn)輸特 性,并建立了"組成-結(jié)構(gòu)-性能"多尺度調(diào)控新方法,實(shí)現(xiàn)了電極與電解質(zhì)界 面的穩(wěn)定化設(shè)計(jì),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(jié)構(gòu)與界面優(yōu)化設(shè)計(jì)策略具有較好的普適性,對(duì)推動(dòng)長(zhǎng)循環(huán) 壽命固態(tài)儲(chǔ)能器件的發(fā)展具有重要的理論指導(dǎo)意義和實(shí)際參考價(jià)值。 李寶華 清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院 2025年5月于深圳