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固态聚合物电解质因其柔韧性、易加工性和界面兼容性而备受关注。然而，其室温离子电导率低和锂离子迁移数小等问题严重阻碍了广泛应用，根本原因在于锂离子与聚合物链之间的强相互作用以及曲折的离子传输路径。
在此，福州大学张久俊、刘尧、郑云等人提出了一种范式转换策略——构建方向性排列的“机械平衡”区域，以应对上述挑战。该设计通过引入锚定的阴离子簇产生反向力，抵消锂离子与聚合物间的强相互作用，显著降低了解耦能垒。
结合设计的氟化石墨烯/沸石咪唑酯框架-8支架与原位聚合的1,3-二氧戊环，实现了近无摩擦、短距离的锂离子传输。所制备的电解质在25°C下实现了1.2 mS cm⁻¹的卓越离子电导率和0.71的锂离子迁移数。组装的Li||LiFePO₄电池在8C倍率下展现出97.7 mAh g⁻¹的放电容量，并在4C下循环3500次后仍保持81%的容量保留率，体现了其在快充和长寿命准固态电池中的巨大潜力。
图1. 电解质设计思路
总之，该工作报道了一种具有高阳极稳定性（>5 V vs. Li⁺/Li）、高热稳定性和高抗水解稳定性的共价富氟锂盐——LiNFBS，用于高电压高温Li||LiCoO₂电池。该锂盐阴离子衍生的富含LiF的CEI使得LiCoO₂表面坚固，防止了晶格氧的氧化和释放，从而阻止了高活性Co⁴⁺和氧化态氧对电解液的攻击，并使Li||LiCoO₂电池能够在4.7 V下稳定循环360次，容量保持率为70%。4.7 V LiCoO₂电池的优越性在一个2.14 Ah的Li||LiCoO₂软包电池中得到了体现，其堆栈级比能量高达518 Wh kg⁻¹。
此外，LiNFBS的高热稳定性及其衍生的富含LiF的CEI使得Li||LiCoO₂电池能够同时在高电压（4.6 V）和高温（60 °C）条件下循环200次。更重要的是，当我们在LiNFBS基电解液中添加200甚至1000 ppm水时，电池仍能分别循环360次和340次，并保持70%的容量保持率，这表明LiNFBS的抗水解能力使得Li||LiCoO₂电池的循环性能几乎没有衰减。我们坚信，LiNFBS有潜力成为下一代锂电池中实现高电压、高热稳定性、低成本和环境友好性的理想锂盐。
图2. 准固态电池的电化学性能
Directionally Aligned “Mechanical Balance” Design Enables Near-Frictionless Li+ Transport in Polymer Electrolytes, Journal of the American Chemical Society 2025 DOI: 10.1021/jacs.5c13961
刘尧，工学博士，副教授，福州大学海外旗山学者，硕士生导师，主要从事新能源材料计算及能源AI研究。目前发表学术论文 18篇，其中以第一作者（含共同一作）和通讯作者在Chemical Engineering Journal, Small, Journal of Materials Chemistry A, Journal of Power Sources, ACS Applied Materials & Interfaces, Journal of Energy Chemistry等国际/国内知名学术期刊发表研究性论文13篇。
郑云，教授，博士生导师，入选国家教育部海外引才专项、福建省引进高层次创业创新人才项目（省引才“百人计划”）、福建省“闽江学者”奖励计划项目。长期致力于高安全高比能固态电池的基础与应用研究。近十年共发表SCI论文110多篇，其中以第一作者或通讯作者在PNAS、Joule、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.（2篇）、Adv. Mater.（5篇）、Adv. Energy Mater.（3篇）、Adv. Funct. Mater.（2篇）、Chem. Soc. Rev.（2篇）、Prog. Mater. Sci. 等著名期刊上发表论文近60篇。
张久俊，现任福州大学材料科学与工程学院院长及新能源材料与工程研究院院长。 长期从事电化学能源存储和转换的研究和产业化的基础研究和应用开发，包括燃料电池、高比能二次电池、超级电容器、CO2电化学还原和水电解等。至今已发表学术论文850余篇、著作28本、书章47篇、学术专刊4期、工业研发技术报告90余篇，以及获批70余项国内外专利。论文被引用93000多次（H-Index为133），有100余篇论文均被引用100次以上。
