实现宽温域下的稳定运行是固态锂电池实际应用的发展方向。然而，电解质较差的离子传导性能、不均匀锂沉积导致的枝晶生长以及界面不稳定引发的安全隐患，严重影响了电池在极端温度下的循环寿命。
在此，大连理工大学胡方圆、蹇锡高等人通过结构工程手段开发了一种含氟聚合物的塑晶基电解质（FPCE），旨在优化固体电解质界面（SEI）。溶剂结构模拟与实验结果表明，FPCE能够调控锂离子传输，促进原位形成富含LiF的无机-有机杂化SEI，并提升电池整体稳定性。
因此，基于FPCE的LFP|FPCE|Li电池可在10C高电流密度下稳定循环5000次，平均每个循环的容量衰减率仅为0.00448%。此外，安时级软包电池能在-10至80°C的温度范围内稳定工作。
图1. 电解液结构表征
总之，该工作基于原位界面工程电解质设计策略，开发了一种含氟聚合物的塑晶基电解质（FPCE）。聚合物链段上的极性位点与高极性SN分子协同作用，“锁定”游离的SN分子，保护锂金属界面免受不可逆腐蚀，同时促进锂盐的高效解离和离子迁移。
含氟聚合物侧链的存在增强了电解质的稳定性和界面兼容性，而富含LiF的无机-有机杂化SEI的形成有效保护了锂负极。LFP|FPCE|Li电池在10C高电流密度下循环5000次后仍表现出优异的稳定性，平均容量衰减率仅为0.00448%。
基于FPCE的NCM811|石墨安时级软包电池可在-10至80°C的温度范围内可靠运行，且针刺测试验证了其安全性。因此，该项工作为宽温域固态聚合物电解质的设计提供了指导。
图2. 电池性能
Interface Engineered Electrolyte Design Strategy for Ultralong-Cycle Solid-State Lithium Batteries over Wide Temperature Range, Angewandte Chemie International Edition 2025 DOI: 10.1002/anie.202506731
胡方圆，教授/博导，材料学院副院长、国家优青。担任JKW能源领域项目指南编写专家、中国宇航学会临近空间产业工作委员会委员、中国电工技术学会储能系统与装备专业委员会委员等；学术期刊 InfoMat 、SusMat 、Carbon Energy 青年编委、《中国材料科学进展》首届编委等。教育部首批全国高校黄大年式教师团队、科技部重点领域创新团队核心成员。主要从事芳杂环聚合物基电化学能源材料及器件构筑，及其储锂/钠电化学性能的应用基础研究。主持国家自然科学基金、国家重点研发计划项目专题、国家临近空间产业基金重点项目等，参与完成中国工程院重点咨询研究项目（项目联系人）、国家自然科学基金联合基金重点支持项目等。
蹇锡高 教授 博士生导师 先后主持完成国家重点科技攻关、“863”、973项目子课题、国家自然科学基金、科技部创新基金、振兴东北老工业基地项目、省市重大科技攻关及产业化项目等30余项。研制成功结构全新的系列新型杂环高性能工程塑料，既耐高温又可溶解，解决了传统高聚物不能兼具耐高温和可溶解的技术难题，综合性能优异，成本低，属国际首创、原始创新，处于国际领先水平，已广泛应用于航空航天、核能、电子电气、石油化工、精密机械、环保等领域。