新型电解质：电池循环350次后容量保持率100%，性能提升15倍

F-QSCE@30 展现显著提升的电解质和电池性能。

中国科学家展示了一种能显著提升电池离子电导率的复合电解质。

该电解质由吕勒奥理工大学和中国科学院的研究人员共同开发，对于实现安全、超长寿命的储能具有重要意义。

与传统材料相比，该电解质还能提供更稳定的循环性能。

准固态复合电解质

研究人员推出了一种名为“F-QSCE@30”的氟接枝准固态复合电解质。它利用了侧链基团 -CF2-CF-CF3（F片段）的内置诱导效应，同时提升了离子电导率并塑造出富含LiF的自保护界面。

这项创新还克服了传统有机电解液的液态局限，如泄漏、易燃和界面稳定性差等问题。

研究人员指出，F-QSCE@30（氟接枝准固态复合电解质）采用了一种紫外光固化、玻璃纤维增强的膜材作为替代。该膜材具有类似液态的电导率（25°C下为1.21 mS cm⁻¹），同时具备不可燃性和优异的机械强度，在消除安全隐患的同时，还支持卷对卷加工工艺。

性能显著增强

他们特别强调，使用该电解质的对称Li||Li电池在0.1 mA cm⁻²的电流密度下稳定运行超过4000小时 —— 是先前氟化体系寿命的15倍以上。它驱动的高镍NCM622（一种正极材料）全电池，在0.5 C倍率和60°C条件下循环350次后，容量保持率接近100%，一举解决了枝晶生长和容量衰减问题。

这项发表在《Nano-Micro Letters》期刊上的研究揭示，开发氟接枝QSCE（F-QSCE@30）旨在提升电解质的综合性能。研究探讨了F片段的诱导效应对电解质性能的影响，以及F片段对SEI（固体电解质界面）膜的组成和形成的影响。

研究人员在论文中表示：“结果表明，F-QSCE@30展现出的电解质和电池性能，相比之前报道的工作有显著提升，包括更高的离子电导率（25°C下1.21 mS cm⁻¹）和更稳定的循环性能。”

加速离子传输

他们还强调，高电负性的氟原子能够从羰基氧原子上拉走电子云密度，从而削弱了锂离子（Li⁺）与聚合物链的结合力，将活化能降低至0.25 eV。这加速了离子传输，同时抑制了离子对的聚集。

根据新闻稿，X射线光电子能谱（XPS）和三维飞行时间二次离子质谱（3D ToF-SIMS）深度分析证实，这些相同的氟化片段会优先分解生成LiF，从而形成一层致密且均匀的界面层。该界面层能阻止电解质的进一步还原，并在机械上抑制枝晶生长。

将“诱导效应”概念拓展至钠、锌金属电池

研究人员还指出，该材料具有可扩展的制造潜力：在玻璃纤维骨架中，只需一步紫外光固化甲基丙烯酸六氟丁酯和离子液体单体，即可得到无裂纹的90微米厚膜，且与现有的涂布线工艺兼容。

F-QSCE@30 的性能已满足2030年美国先进电池联盟（USABC）设定的容量保持率和倍率性能目标，为制造能量密度超过400 Wh kg⁻¹的软包电池开辟了一条切实可行的路径。

据中国科学院的研究人员介绍，作者团队下一步计划将这种“诱导效应”概念拓展至钠金属和锌金属电池体系，同时为大型固态电池组优化机械强度。这预示着电动汽车和电网储能将迎来一个更安全、能量密度更高的未来。

背景补充：

准固态复合电解质（QSCEs）已被认为有望用于高性能固态电池。然而，早期的QSCEs在界面稳定性和循环性能方面存在不足。

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