近日，福州大学材料科学与工程学院、新能源材料与工程研究院（张久俊院士团队）在固态锂金属电池领域取得重要研究进展。相关成果以““Armor Polymerization” Unlocks Polymer Electrolytes with Simultaneous Rapid Li⁺ Conduction and High Solidification”为题，发表于国际化学领域顶级期刊《Angewandte Chemie International Edition》（影响因子17.6，中科院一区）。

“铠甲聚合”聚醚电解质的设计原理

聚醚电解质（PEs）因其加工简便、与电极相容性优异，在高性能准固态电池（QSSBs）中展现出巨大潜力。然而，PEs室温离子电导率（σ）偏低，严重制约了其大规模应用。为了解决该问题，研究者常向PEs中引入部分溶剂，形成准固态聚合物电解质，可实现σ提升。然而，这种提升是以牺牲固化程度为代价：引入的溶剂易流动、易挥发且易燃，重新带来安全隐患，极大削弱了固态电池的本征安全优势；同时，游离溶剂会降低固化程度，削弱对锂枝晶的抑制能力，进而缩短电池循环寿命。因此，如何实现兼具快速的锂离子传导与高固化程度的聚醚电解质，已成为开发高安全、高性能准固态电池的关键挑战。

针对这一问题，郑云教授/张久俊院士团队提出了一种“铠甲聚合”（Armor polymerization, AP）新策略。该策略利用功能化离子共价有机框架（iCOF）作为原位聚合的“铠甲”（骨架结构），通过双重机制实现突破：一方面，构筑多层级低能垒离子传输通道，显著削弱Li⁺与聚合物链间的相互作用；另一方面，通过氢键作用将溶剂分子锚定于电解质内部。得益于此，所构筑的铠甲聚合聚醚电解质（AP-PE）兼具高Li⁺电导率与高固化程度。电化学测试表明，Li||Li对称电池可实现超过1300小时的稳定循环；Li||LiFePO₄电池在1C倍率下循环1500次后，容量保持率高达92.2%，库仑效率接近100%，在2C下循环2200次后仍保有83.8%的容量；Li||LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂电池在0.5C下循环210次后容量保持率高达99.7%。这一成果破解了聚合物电解质中快离子传导与高固化程度难以兼得的难题，为高安全、高性能准固态电池的电解质设计提供了新思路。

我院2023级硕士生张天柱为该论文的第一作者。福州大学材料科学与工程学院、新能源材料与工程研究院为第一通讯单位。获得国家自然科学基金（22250710676）、国家教育部海外引才专项、福建省“百人计划”项目、福建省“闽江学者”奖励支持计划项目（XRC-23125）、福建省自然科学基金（2024J01261）、福建省中青年教师教育科研项目（JZ230002）、福州大学材料科学与工程学院一流学科培优项目等资助。

文章信息：T. Zhang^†, S. Duan^†, B. Qin^†, H. Wang, S. Liu, T. Wang, W. Yan, J. Zhang*, Y. Zheng*, “Armor Polymerization” Unlocks Polymer Electrolytes with Simultaneous Rapid Li⁺ Conduction and High Solidification, Angew. Chem. Int. Ed., 2026, e4583501.

文章链接：https://doi.org/10.1002/anie.4583501.